Teoria y Tecnología Fundamentales Luis Flower Leiva

TEORÍA
Y
TECNOLOGÍA
FUNDAMENTALES
LUIS FLOWER LEIVA
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 - CORRIENTE ELÉCTRICA
Página
Física eléctrica
5
Corriente eléctrica
7
Conductores, aislantes y semiconductores
8
Clases de corriente eléctrica
Corriente continua
Corriente alterna
Sistemas de generación de A.C. más usados
Características generales de la corriente alterna
Valores de la corriente alterna
8
10
10
11
12
Magnitudes eléctricas fundamentales
Intensidad
Tensión
Resistencia
13
14
16
Instrumentos de medición
Clasificación según su principio de funcionamiento
Clasificación según la medición que pueden realizar
Amperímetros
Voltímetros
Óhmetros
Multímetros
Vatímetros
19
Ley de Ohm
27
Ley de Watt
29
Relaciones que se pueden establecer entre las leyes de Ohm y Watt
30
21
21
21
22
22
CAPÍTULO 2 - CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Circuito serie
Circuito paralelo
Circuito mixto (serie-paralelo)
39
45
51
CAPÍTULO 3 - INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
Magnetismo
57
Electromagnetismo
Inductancia
Capacitancia
58
60
61
Circuitos inductivos y capacitivos
Circuitos puramente inductivos
Circuitos puramente capacitivos
63
64
Circuitos RL
Circuitos RL en serie
Circuitos RL en paralelo
65
67
Circuitos RC
Circuitos RC en serie
Circuitos RC en paralelo
69
70
CAPÍTULO 4 - CONDUCTORES Y DUCTOS
Conductores
Caída de tensión
Canalizaciones y ductos
Puesta a tierra
73
78
79
82
CAPÍTULO 5 - ANEXOS
Reglamento Técnico de Instalaciones Electricas (RETIE)
Código Eléctrico Colombiano NTC 2050
LOS ASPECTOS TEÓRICOS Y TECNOLÓGICOS QUE SE CONSIGNAN A
CONTINUACIÓN SON AQUELLOS QUE SE CONSIDERAN FUNDAMENTALES Y QUE UN TÉCNICO DEBE TENER SIEMPRE PRESENTE.
UN BUEN TÉCNICO DEBE TENER PARA CONSULTAR FRECUENTEMENTE
EL REGLAMENTO TÉCNICO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS (RETIE) Y
EL CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO NTC 2050
85
105
O1
L
U
T
I
CAP
CORRIENTE ELÉCTRICA
FISICA ELÉCTRICA
MATERIA
ELEMENTO
Es todo aquello que puede ser percibido
por nuestros sentidos y ocupa un lugar
en el espacio: los metales, los gases, los
líquidos, etc. Puede estar conformada
por uno o varios elementos.
Sustancia básica que no puede descomponerse en otro tipo de componentes y
que sirven para constituir toda la materia
existente en el universo. Actualmente se
conocen 116 elementos.
HIDRÓGENO + OXÍGENO
MATERIA
AGUA
H 2O
PARTÍCULAS
MOLÉCULAS
ÁTOMO
ELEMENTOS
MOLÉCULA
ÁTOMO
Es la parte más pequeña en que puede
dividirse la materia (cuando está conformada por varios elementos), sin que
pierda sus características físicas y químicas. Está compuesta por átomos.
Es la parte más pequeña en que puede
dividirse un elemento sin que pierda sus
características físicas y químicas. Está
compuesto especialmente por protones,
electrones y neutrones.
ELECTRONES: partículas con carga eléctrica negativa.
LIBRES:
los más alejados del núcleo
se encuentran en la última capa del átomo
los buenos conductores tienen sólo 1 ó 2 electrones libres
FIJOS:
se encuentran en las capas más cercanas al núcleo
NÚCLEO: parte interna del átomo. Está compuesta por
PROTONES:
con carga eléctrica positiva
su número determina la naturaleza del elemento
NEUTRONES: no tienen carga eléctrica
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
Los átomos en estado natural son eléctricamente neutros, porque tienen la
misma cantidad de protones y electrones, pero pueden cargarse positiva o
negativamente.
Cuando un átomo pierde un electrón
libre queda cargado positivamente.
IÓN POSITIVO
(CATIÓN)
Los electrones libres se encuentran en
la capa de valencia. Si se aumenta el
potencial de esta capa, uno de los electrones de valencia abandona su átomo
para pasarse al más cercano.
El átomo que adquiere más electrones se carga negativamente.
IÓN NEGATIVO
(ANIÓN)
Todos los cuerpos están compuestos por muchísimos átomos, por lo cual, en estado
natural, son eléctricamente neutros, es decir sin carga eléctrica específica.
Si mediante algún sistema, por ejemplo frotamiento, un gran número de sus átomos
se cargan eléctricamente, el cuerpo también quedará cargado eléctricamente: si hay
más cationes que aniones, el cuerpo quedará cargado positivamente, de lo contrario
quedará cargado negativamente.
CUERPO CON CARGA NEGATIVA:
Cuando un cuerpo tiene más
aniones (átomos cargados
negativamente) que cationes
(átomos cargados positivamente), se dice que se ha
cargado negativamente.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
LEY DE COULOMB
Dos cuerpos con igual carga eléctrica,
positiva o negativa, se repelen.
Cuando dos cuerpos tienen cargas eléctricas diferentes, se atraen.
Este fenómeno, que se produce en los cuerpos cargados eléctricamente, dio origen a
la formulación de la Ley de las cargas electrostáticas de Coulomb: «cargas eléctricas
iguales se repelen y cargas eléctricas distintas se atraen».
CORRIENTE ELÉCTRICA
ES EL PASO DE ELECTRONES A TRAVÉS DE UN CONDUCTOR
fuente externa que
aumenta la energía
potencial, provocando el paso de
electrones de un
átomo a otro.
La corriente eléctrica es transmisión de
energía, por lo cual se desplaza aproximadamente a 300,000 Km por segundo,
y debe existir necesariamente un circuito
que permita este flujo constante de
electrones, entre la fuente y una carga,
donde la energía eléctrica se transforma
en otras formas de energía: luz, calor,
movimiento mecánico, etc.
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
conductores
FUENTE
CARGA
conductores
CONDUCTORES, AISLANTES Y
SEMICONDUCTORES
Conductores: elementos en los cuales
los electrones de valencia se liberan
fácilmente de sus átomos porque son
muy pocos. La mayor parte de los metales son buenos conductores, pero los
que tienen un solo electrón libre son los
mejores. Los más conocidos y usados
son la plata, el cobre y el oro. Estos tres
elementos tienen 1 electrón de valencia,
sin embargo la plata es el mejor conductor, luego el cobre y finalmente el oro,
debido a que en una misma cantidad de
material, la plata tiene más átomos que
los otros dos y por consiguiente hay un
mayor número de electrones libres que
pueden desplazarse.
Aislantes: materiales en los cuales los
electrones de valencia se liberan con
más dificultad de sus átomos. Cuantos
más electrones libres tengan sus átomos
(máximo 8) serán mejores aislantes. Los
aislantes más usados no son elementos
sino compuestos, como el vidrio, el plástico, la cerámica, etc.
Semiconductores: materiales cuyos
átomos tienen 4 electrones de valencia.
Conducen mejor que los aisladores,
pero no tan bien como los conductores.
Entre los semiconductores más usados
se encuentran el germanio, el silicio y
el selenio.
necesariamente una diferencia de potencial, de la misma manera como para
que se produzca flujo de agua entre un
tanque y otro, debe darse un desnivel
entre ambos, para que el agua del tanque superior pase al inferior.
POTENCIAL
NEGATIVO
DESNIVEL
CLASES DE CORRIENTE
ELÉCTRICA
CORRIENTE CONTINUA (C.C. ó
DC): corriente eléctrica que no varía ni
en magnitud ni en sentido. Su símbolo
es
.
5
4
3
2
TEORÍA ELECTRÓNICA
1
Los electrones se desplazan siempre de
un potencial negativo a un potencial
positivo, de tal manera que para que
exista corriente eléctrica debe haber
1
POTENCIAL
POSITIVO
5
5
2,5
2,5
0
2
3
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
En la gráfica podemos ver que la corrien
te continua, durante todo su proceso
de generación, no ha cambiado ni su
magnitud (5 una y 2,5 la otra), ni su
sentido (positiva la primera y negativa
la segunda).
FORMAS DE PRODUCIR CORRIENTE
ELÉCTRICA CONTINUA:
Una de las formas más usadas para producir corriente eléctrica continua es por
reacción química, concretamente en las
pilas y baterías. En ellas los electrones
van del polo negativo al polo positivo.
cobre o
carbón (+)
zinc (-)
solución ácida
(electrólito)
despolarizante
Símbolo de la pila
+
Actualmente existen muchos tipos de pilas: las normales (en diferentes tamaños:
AAA, AA, A) que se usan en las linternas,
radios portátiles, walk-man, etc., las de
mercurio (usadas especialmente en los
relojes de pulso), las alcalinas, etc. Estas
pilas, una vez que han agotado su carga
deben desecharse.
Las «pilas» que tienen 3V o 9V (u otros
valores diferentes de 1,5V) en realidad
no son pilas sino baterías (varias pilas
conectadas en serie), como las que se
usan normalmente en los automotores.
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
Basados en el principio empleado por
Alejandro Volta, en la fabricación de la
primera pila eléctrica, es posible construir
una pila empleando elementos alcalinos
o salinos. Veamos un ejemplo sencillo:
se toma un limón y dos pedazos de
metales diferentes, en lo posible cobre
y zinc, que se introducen debidamente
separados en el limón . El cobre será el
polo positivo y el zinc el polo negativo.
Dependiendo de la acidez del limón y
la calidad del cobre y zinc, se obtendrá
mayor o menor cantidad de corriente
eléctrica. La corriente que se genera
es posible medirla con un multímetro.
Con un poco de suerte se puede lograr
incluso que se encienda un bombillo,
de los que se emplean en las linternas
para una sola pila. El problema que se
presenta es que el cobre se polariza rápidamente, impidiendo que los electrones sigan fluyendo, por lo cual hay que
retirar el cobre, limpiarlo e introducirlo
nuevamente en el limón.
Encontramos también las pilas recargables, muy parecidas a las anteriores, las
cuales una vez que se han descargado
por el uso, es posible recargarlas con
unos aparatos (cargadores) especialmente diseñados para este fin. Es necesario
insistir mucho que las pilas recargables
deben estar claramente identificadas
como tales y los cargadores deben ser
los adecuados, ya que no todas estas
pilas se pueden recargar con el mismo
cargador.
Existen algunos elementos, llamados
piezoeléctricos, que sirven para producir
electricidad al presionarlos. Actualmente
se usan mucho en los encendedores de
las estufas a gas.
También puede producirse corriente continua empleando campos magnéticos.
Estos aparatos se llaman generadores
CORRIENTE ALTERNA (C.A. ó
A.C.): corriente eléctrica que varía a
intervalos periódicos en magnitud y
sentido. Su símbolo es
.
El cambio de sentido y dirección depende
4
3
2
1
3
2
-1
2,5
-2
-3
-4
de la forma cómo se genera la corriente
alterna: una bobina gira en el interior de
un campo magnético, de manera que
cada onda o sinusoide corresponde a
un giro (revolución) completo de dicha
bobina.
En la actualidad la corriente alterna es
la más usada (alrededor del 90%) por
las innumerables ventajas que ofrece:
mayor facilidad para su transformación, transmisión y distribución; es más
económica; tiene más versatilidad para
algunas aplicaciones, especialmente
cuando no pueden realizarse con corriente continua, etc.
SISTEMAS DE GENERACIÓN DE A.C. MÁS USADOS
MONOFÁSICO:
La corriente eléctrica es generada por la
rotación de una sola bobina. Para usarla
se requieren dos conductores (bifilar):
una fase y un neutro.
Por esta razón los sistemas usados en
las residencias como monofásicos, en
realidad no lo son, sino que son parte
del sistema trifásico tetrafilar.
BIFÁSICO:
La corriente eléctrica es generada por
la rotación de dos bobinas desfasadas
entre sí 90°. Para usarla se requieren dos
conductores (bifilar), pero a diferencia
del sistema monofásico, los dos conductores son únicamente para las fases.
FASE
110V
PRIMARIO
NEUTRO 220V
110V
FASE
TRIFÁSICO:
La corriente eléctrica es generada por
la rotación de tres bobinas desfasadas
entre sí 120°.
R
S
120°
240°
T
MONOFÁSICO TRIFILAR:
Se obtiene del secundario del transformador. Se tienen tres conductores: las fases se toman de los extremos y el neutro
del punto medio del transformador, así
la tensión entre fases es el doble de la
tensión entre una fase y el neutro.
10
0°
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Dependiendo de la forma como se conecten las bobinas es posible obtener un
sistema trifilar o tetrafilar.
El sistema más usado es el tetrafilar: tres
fases (R-S-T) y el neutro (N), que se obtiene uniendo entre sí los tres finales de
las bobinas (de donde saldrá el neutro)
y dejando libres los principios, como
puede apreciarse en el diagrama que
tenemos al lado.
R
N
120°
120°
120°
T
S
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CORRIENTE ALTERNA
CICLO: variación completa de la tensión
y/o corriente de 0 (la bobina no gira
y por tanto no corta líneas de fuerza)
a un valor máximo positivo (la bobina
empieza a girar hasta cortar un máximo de líneas de fuerza, coincidiendo
el sentido de giro con el sentido que
siguen las líneas de fuerza) y luego a 0
(cuando la bobina completa medio giro
deja de cortar líneas de fuerza), de éste
a un valor máximo negativo (la bobina
sigue girando hasta cortar nuevamente
un máximo de líneas de fuerza, pero
ahora el sentido de giro de la bobina es
opuesto al sentido que siguen las líneas
de fuerza) y finalmente de nuevo a 0
(completando la bobina un giro).
90°
180°
0°
180°
360°
270°
360°
90°
270°
Representación vectorial y sinusoidal
FRECUENCIA (f): número de ciclos que
se producen en un segundo (cps). Su
unidad es el hertz (Hz), que equivale a un
ciclo (un giro completo de la bobina) por
segundo. Se representa con la letra f.
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
Actualmente las frecuencias eléctricas
más usadas en Europa y América son 50
Hz y 60 Hz. En Colombia la frecuencia
usada es 60 Hz.
PERÍODO (T): tiempo necesario para
que un ciclo se repita. Se mide en segundos y se representa con la letra T.
El valor del período es inverso al de la
frecuencia:
T = 1/f ó f = 1/T
LONGITUD DE ONDA (λ): distancia
(en línea recta) que puede recorrer la
corriente en el tiempo que dura un ciclo
completo.
La longitud de onda es igual a la velocidad de la corriente eléctrica dividida
entre la frecuencia:
300.000 Km/seg
λ=
f
AMPLITUD: distancia que hay entre 0
y un valor máximo (positivo o negativo).
En otras palabras es el valor máximo que
alcanza la corriente o tensión.
FASE: relación de tiempo entre ondas
que representan tensiones, corrientes
o tensiones y corrientes, independientemente de sus magnitudes.
11
misma amplitud) están defasadas cuando sus valores máximos no se producen
al mismo tiempo.
90°
0°
180°
270°
0°
360°
90°
A
ONDAS EN FASE: cuando comienzan
y terminan al mismo tiempo, o bien
cuando sus valores máximos se producen
simultáneamente.
0°
90°
180°
270°
360°
B
El defasaje que se da entre dos o más
ondas depende del retraso o adelanto de
una onda con respecto a la otra.
Generalmente se mide en grados, para
una mayor precisión.
DEFASAJE O DIFERENCIA DE FASES:
se dice que dos ondas (que tienen la
misma longitud, no necesariamente la
En el gráfico vemos que la onda B está
adelantada 90° a la onda A, o bien que
la onda A está retrasada 90° con relación
a la onda B.
VALORES DE LA CORRIENTE ALTERNA
INSTANTÁNEO:
Valor que tiene la corriente o tensión en
un instante determinado, por lo que una
onda tiene infinito número de valores
instantáneos.
Valor máximo o pico
Valor eficaz
Valor medio
MÁXIMO O PICO:
Es el valor instantáneo más alto que
puede alcanzar la corriente y/o tensión
en un semiciclo. Por consiguiente toda
onda tendrá dos valores máximos: uno
positivo y otro negativo.
Este valor debemos tenerlo muy en
cuenta por lo siguiente:
Seguridad: aún cuando el valor máxi-
12
mo se produce solamente dos veces por
cada ciclo, puede ofrecer enormes riesgos para la integridad personal, por los
altos valores que alcanza con relación
al valor de la corriente o voltaje que se
consideran normalmente.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Por ejemplo el valor pico para una
tensión de 120 V es de 170 V y para
una tensión de 208 V es de 294 V, que
como puede apreciarse claramente, son
valores que están muy por encima de los
valores que se toman en cuenta y por
consiguiente son más peligrosos.
Aislamiento: al considerar el aislamiento de un conductor se debe tener
en cuenta el valor máximo, porque en
realidad soportará tensiones mucho más
altas (aún cuando esto suceda sólo por
momentos) en un circuito con A.C. y que
podrían perforar el material aislante.
MEDIO O PROMEDIO:
Es el promedio de todos los valores
instantáneos de medio ciclo. Es igual al
valor máximo por 0,637.
Se toma en cuenta sólo medio ciclo,
porque si se tomara en cuenta un ciclo
completo el promedio sería 0.
EFECTIVO, EFICAZ O CUADRÁTICO
MEDIO (r.c.m.):
El valor eficaz de una tensión o corriente alterna es aquel que, en un circuito
puramente resistivo, produce la misma
cantidad de calor que la producida por
una corriente continua que tiene un valor
equivalente. Se obtiene dividiendo el
valor pico entre 1,41 o bien multiplicándolo por 0,707. De igual forma es posible obtener el valor pico multiplicando
el valor eficaz por 1,41 o dividiéndolo
por 0,707.
Por ejemplo si la E pico es 170 V, la E
eficaz será: 170 V x 0,707 = 120,19 V.
Es el valor más importante, ya que
cuando se habla normalmente de ciertos
valores de tensión o corriente, se hace
referencia al valor eficaz. De la misma
forma, los instrumentos de medición
están construidos para medir valores
eficaces.
MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES
Si bien es cierto que existen muchas
magnitudes para poder medir la corrien-
te eléctrica, aquí veremos solamente las
básicas o fundamentales.
INTENSIDAD, amperaje o simple-
se dificultaría medirlas, existen otras
unidades, llamadas múltiplos y submúltiplos. Veamos las más usadas:
mente corriente (I): es la cantidad de
electrones que circula por un conductor
en unidad de tiempo. La unidad que se
emplea para medir esta magnitud es el
amperio.
AMPERIO (A): el paso de un columbio
(6,28 x 1018 electrones) en un segundo,
a través de un conductor.
Como esta unidad básica no siempre
es la más adecuada, porque se pueden
tener corrientes muy grandes o muy pequeñas, de manera que con el amperio
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
Múltiplos:
Kiloamperio (kA): equivale a 1.000 A.
kA = 1.000A = 103 A
Submúltiplos:
Miliamperio (mA): equivale a la milésima parte de un amperio.
mA = 0,001 A = 10-3 A
13
Microamperio (µA): equivale a la millonésima parte de un amperio.
µA = 0,000001 A = 10-6 A
MEDICIÓN DE LA CORRIENTE
Para poder medir la corriente es necesa-
rio tener un circuito cerrado, de manera
que la corriente pueda circular por el
mismo.
La medición se realiza con el amperímetro o la pinza amperométrica. Si
se usa el multímetro debe estar seleccionado como amperímetro.
50.00
CARGA
FUENTE
mA
Multímetro digital
que se ha seleccionado para medir intensidad (en
miliamperios). En
este caso estaría
midiendo 50 mA.
Para conectar el instrumento, se corta o
interrumpe solamente uno de los conductores que va de la fuente a la carga,
conectando los extremos obtenidos al
amperímetro. Al conectar el instrumento,
cuando se va a medir corriente continua,
es necesario tener presente la polaridad
de la fuente y del instrumento: positivo
con positivo y negativo con negativo.
TENSIÓN, diferencia de potencial o
Tensión es la diferencia de los potenciales que existe en los extremos de una
carga eléctrica o entre dos conductores.
Cuando se emplea corrienta alterna
trifásica tetrafilar, es necesario tener
presente que se originan dos tipos de
tensiones:
fuerza electromotriz (E ó U).
Sobre el término en sí y su definición
existen diversas precisiones: La F.E.M.
se refiere más a la energía entregada
por una fuente, mientras que la tensión
tiene más relación con la diferencia entre los potenciales de dos puntos de un
circuito. Con esta aclaración debemos
tratar de entender los conceptos que se
emiten a continuación.
14
Si se va a medir corriente alterna no se
necesita tener en cuenta la polaridad.
En el tema de los instrumentos de medición se verá ampliamente la forma de
usarlos correctamente.
Tensión de línea o tensión compuesta (EL): es la diferencia de potencial
entre dos conductores de línea o entre
fases (RS - RT - ST).
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Cos 30° = √3 / 2
R
EL = 2 Cos 30° EF
TENSIÓN
DE FASE
EF
U
EL = 2 (√3 / 2) EF
EL = √3 EF
TENSIÓN
DE LÍNEA
EL
N
o
bien
EF = EL / √3
X
Z
Y
V
W
S
T
Tensión de fase o tensión simple
(EF): es la diferencia de potencial que
hay entre un conductor de línea o fase
y el neutro (RN - SN - TN).
El valor de la tensión de línea y el de
la tensión de fase están estrechamente
relacionados entre sí. En efecto:
R
TENSIÓN
DE FASE
EF
N
120°
60°
T
30°
S
O
TENSIÓN DE LÍNEA
EL
Si en el triángulo TSN:
TS = EL
TN = SN = EF
TS = TO + OS
de modo que la tensión de línea
será √3 veces mayor que la tensión
de fase y a su vez la tensión de
fase será √3 veces menor que la
tensión de línea.
La unidad que se emplea para medir
esta magnitud es el voltio.
VOLTIO (V): es la diferencia de potencial que causa el paso de un columbio
para producir un julio de trabajo. En
otros términos, voltio es la diferencia de
potencial eléctrico que existe entre dos
puntos de un circuito, por el cual, cuando
la potencia desarrollada es de un vatio,
circula una corriente de un amperio.
Como la unidad básica no siempre es la
más adecuada, porque se pueden tener
tensiones muy grandes o muy pequeñas
y que con el voltio se dificultaría medirlas, existen otras unidades que permiten
una fácil y correcta medición. Veamos
las más usadas:
Múltiplos:
Kilovoltio (kV): equivale a 1.000 V
kV = 1.000 V = 103 V
Megavoltio (MV): equivale a 1’000.000 V
MV = 1’000.000 V = 106 V
TO = OS
Submúltiplos:
EL = 2 TO
Milivoltio (mV): equivalente a la milésima parte de un voltio
mV = 0,001 V = 10-3 V
TO = Cos 30° TN
TO = Cos 30° EF
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
15
microvoltio (µV): es equivalente a la
millonésima parte de un voltio
µV = 0,000001 V = 10-6 V
MEDICIÓN DE LA TENSIÓN
Para poder medir la tensión en un circuito
se emplea el voltímetro o el multímetro, si se selecciona como voltímetro.
La tensión se mide fundamentalmente
en la fuente, por lo cual no es necesario
tener un circuito, pero si se tiene es posible medir la tensión que llega a cada
una de las cargas del circuito.
Si la medición se realiza con corriente
continua se toma en cuenta la polaridad, en cambio si es con corriente
alterna no.
1.50
V
FUENTE
RESISTENCIA (R), es la oposición
o dificultad que ofrece un conductor al
paso de la corriente. La unidad que se
emplea para medir esta magnitud es
el ohmio.
FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
Longitud del conductor (L): La
resistencia y la longitud del conductor son directamente proporcionales,
es decir que cuanto más largo sea un
conductor presentará mayor oposición
al paso de la corriente.
30m
54m
16
Multímetro digital
que se ha seleccionado para medir voltaje (en voltios). La medición
nos indica que la
tensión de la pila
es de 1,5 V.
De los dos conductores, el de 54 m ofrecerá mayor resistencia que el de 30m,
al paso de la corriente.
Sección del conductor (S): la
resistencia y la sección, grosor o más
conocido como calibre del conductor,
son inversamente proporcionales, es
decir que cuanto más grueso sea un
conductor, presentará menor oposición
al paso de la corriente.
De los dos conductores, el delgado ofrecerá mayor resistencia, al paso de la
corriente, que el grueso.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Coeficiente de resistividad (ρ): es
la resistencia específica que ofrece un
material dependiendo de su estructura
física o naturaleza. Se expresa como un
valor numérico constante, el cual es directamente proporcional a la resistencia.
Su valor se da en ohmios por metro por
milímetro cuadrado de sección. Veamos
dos ejemplos muy usados:
para el cobre es de 0,0172
y del aluminio es de 0,028
Ω
m/mm2
Ω
m/mm2
La relación entre la resistencia, longitud,
sección y coeficiente de resistividad se
expresan matemáticamente de la siguiente manera:
R= ρ
L
S
Temperatura: normalmente con el
incremento de la temperatura aumenta
la resistencia de los conductores. Sin
embargo se encuentran materiales en
los cuales, al aumentar la temperatura
disminuye la resistencia. Es decir que,
para algunos materiales, la resistencia
y la temperatura son directamente proporcionales, y para otros materiales son
inversamente proporcionales.
Este comportamiento variable da origen
a las termorresistencias o termistores.
• Resistencias NTC (coeficiente negativo de temperatura): son elementos en
los cuales la resistencia baja rápidamente al aumentar la temperatura.
• Resistencias PTC (coeficiente positivo
de temperatura): son elementos con
un coeficiente de temperatura muy
positivo, dentro de un margen de temperatura determinado, fuera del cual
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
el coeficiente puede ser cero o incluso negativo. En general al aumentar
la temperatura aumenta también la
resistencia.
Luz: existen elementos denominados
fotorresistencias cuya resistencia varía al
cambiar las condiciones luminosas del
ambiente. El valor de la resistencia disminuye a medida que aumenta la luz.
Tensión: materiales llamados VDR
en los cuales el valor de la resistencia
disminuye cuando se les aplica determinada tensión.
OHMIO (Ω): es la resistencia que ofrece
una columna de mercurio de 106,3cm
de longitud y 1 mm2 de sección al paso
de la corriente.
Múltiplos:
kilohmio (kΩ): es equivalente a 1.000Ω=
103 Ω
megohmio (MΩ): equivalente a
1’000.000 Ω = 106 Ω
Submúltiplos:
en la práctica no se emplean por cuanto
el ohmio es un unidad muy pequeña.
RESISTENCIAS DE CARBÓN
O resistores son elementos muy usados en la actualidad, especialmente en
electrónica. Su valor está dado por unas
bandas de colores (normalmente 4), conocido como código de colores:
negro
café
rojo
naranja
amarillo
verde
0
1
2
3
4
5
azul
6
violeta
7
gris
8
blanco
9
dorado
± 5%
plateado ± 10% 17
Tolerancia (en porcentaje)
Cifra multiplicativa
Segunda cifra significativa
Primera cifra significativa
Para conocer el valor de la resistencia se coloca la primera cifra significativa, luego
se yuxtaponen (a la derecha) en primer lugar la segunda cifra significativa y a continuación tantos ceros como indique la cifra multiplicativa. El valor real de la resistencia
deberá estar dentro del margen dado por el porcentaje de la banda de tolerancia.
Veamos un ejemplo:
dorado = ±5%
amarillo = 4
rojo = 2
café = 1
120000
El valor de la resistencia es de 120.000 Ω
y su valor real estará entre 114.000 y 126.000 Ω, por la tolerancia de ± 5%.
RESISTENCIAS VARIABLES
Son las resistencias cuyo valor puede
cambiarse de acuerdo a la necesidad.
Más específicamente se conocen como
potenciómetros y reóstatos. Generalmente las resistencias variables constan
de un elemento de resistencia circular,
sobre el cual se hace deslizar un contacto
móvil o cursor, por medio de un eje y una
perilla, para ir variando la resistencia,
cuyo valor está dado por la resistencia
máxima entre el punto móvil y cada uno
de sus respectivos extremos, o entre los
dos extremos del mismo.
18
Potenciómetros: son las resistencias
variables que tienen sus tres terminales
conectados al circuito.
Reóstatos: son las resistencias variables
que usan el terminal central, correspondiente al elemento móvil y sólo uno de
los extremos.
Según su construcción y apariencia
exterior, las resistencias variables se
dividen en: normales, con interruptor,
en tandem, rectas, miniatura.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA
completamente desenergizado.
Para medir la resistencia de una carga
es necesario que ésta no tenga ninguna
tensión, por tanto el circuito debe estar
La medición se realiza con un instrumento llamado óhmetro o un multímetro
seleccionado como óhmetro.
500.00
CARGA
Ω
Multímetro digital
que se ha seleccionado para medir
resistencia (en ohmios). En este caso
estaría midiendo
500 Ω.
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Existe una gran variedad de instrumentos
de medición de la corriente eléctrica,
por lo cual veremos algunos aspectos
fundamentales, que complementen lo
visto hasta ahora, para saber de qué se
tratan y sobre todo cómo usarlos.
CLASIFICACIÓN SEGÚN SU PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Análogos
Electromagnéticos o de bobina
móvil: estos instrumentos tienen una
pequeña bobina, la cual está situada en
la parte interna del campo magnético
producido por un imán permanente. Al
circular la corriente por dicha bobina
se genera otro campo magnético que
reacciona con el del imán, haciéndola
girar sobre su eje. El giro de la bobina,
y el de la aguja que se encuentra unida
a ésta, es proporcional a la corriente que
circula por la bobina.
Los resortes, unidos a los extremos de
la bobina, cumplen una doble función:
por un lado sirven como conductores de
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
entrada y salida a la bobina, y por otro,
debido a que están dispuestos en sentidos contrarios, sirven para amortiguar
las oscilaciones del conjunto móvil.
Las carácterísticas más sobresalientes de
estos aparatos son:
Estos instrumentos sirven únicamente
para medir corriente continua. Si se
quiere medir corriente alterna deben
llevar un rectificador, el cual transforme
la corriente alterna en continua.
Solamente los galvanómetros se construyen para funcionar en los dos sentidos,
porque el cero se encuentra en el centro
de la escala, de manera que la aguja
19
puede desplazarse hacia la derecha o
hacia la izquierda, de acuerdo al sentido
de la corriente.
Se consiguen aparatos exactos y sensibles.
De hierro móvil: en estos instrumentos, al circular la corriente por la bobina
que tienen en su parte interior, se crea
un campo magnético, el cual imana en el
mismo sentido las dos placas que están
en el interior de la bobina, de tal manera
que ambas se repelerán con mayor o
menor fuerza, según la intensidad de la
corriente que circula por ella. Solamente
una placa es móvil, la cual al moverse
hará girar el eje, y por tanto el índice
o aguja.
Características sobresalientes de estos
instrumentos:
• Estos instrumentos pueden medir
corriente continua y corriente alterna, ya que las dos placas o chapas, al imanarse en el mismo sentido,
siempre se repelen.
• Son más robustos y económicos que
los electromagnéticos o de bobina
móvil, pero al mismo tiempo menos
sensibles que éstos.
• Por las razones anteriores es el sistema
más usado para la construcción de
amperímetros y voltímetros industriales, que normalmente no necesitan ser
muy precisos.
Electrodinámicos: el principio de
funcionamiento de estos instrumentos
es el mismo de los electromagnéticos,
con la diferencia de que en lugar de un
imán permanente tienen otra bobina,
de manera que el campo magnético
fijo y móvil es producido por la misma
20
corriente que se va a medir.
Las características sobresalientes de estos instrumentos son:
• Por la sensibilidad que poseen se catalogan como instrumentos intermedios
entre los electromagnéticos y los de
hierro móvil.
• Si se invierte el sentido de la corriente, se invierte también el sentido del
campo de las dos bobinas, de manera
que la repulsión de ambos permanece
inalterable. Por este motivo es que
pueden usarse tanto con AC como
con DC.
Como voltímetros y amperímetros son
más precisos que los de hierro móvil,
pero más costosos, por lo que se utilizan
únicamente en mediciones de laboratorio.
Una de las aplicaciones más importantes
que encontramos es en la construcción
de los vatímetros y contadores.
Digitales
Son instrumentos que se construyen
empleando tecnología electrónica.
Algunas características de estos instrumentos:
• El valor de la medición se da en forma
numérica.
• Al igual que en los instrumentos análogos, encontramos instrumentos de una
gran precisión e instrumentos que son
menos precisos.
• Normalmente estos instrumentos son
más delicados y requieren mayor cuidado que los análogos.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CLASIFICACIÓN SEGÚN LA MEDICIÓN QUE PUEDEN REALIZAR
Amperímetros
Instrumentos que se usan para medir
específicamente intensidades o corrientes, por lo cual se conectan únicamente
en serie con la carga, cuidando que el
positivo quede conectado con el positivo
y el negativo con el negativo, si la corriente es continua.
Si se va a medir corriente alterna no se
toma en cuenta la polaridad.
CARGA
A
Una variedad del amperímetro es la
pinza amperométrica, que se usa especialmente con corriente alterna.
• Se debe medir la corriente en un solo
conductor a la vez.
• Tratar de que el conductor quede perpendicular al instrumento.
Voltímetros
Instrumentos que se usan para medir
específicamente tensiones o voltajes, por
lo cual se conectan en paralelo con la
fuente o con la carga cuya tensión de
alimentación se quiere medir.
Al igual que en los amperímetros se
toma en cuenta la polaridad, solamente
cuando se mide corriente continua.
V
CARGA
V
• Al usar la pinza amperométrica tengamos en cuenta lo siguiente:
• No se necesita interrumpir el circuito,
sólo se abre la pinza para introducir
el conductor en ella.
CARGA
Óhmetros
Son instrumentos que usados para medir
la resistencia eléctrica de los conductores, de las cargas y de los resistores.
Antes de conectarlos es necesario desenergizar completamente el circuito de
toda tensión exterior.
El óhmetro se conecta en paralelo con
el elemento cuya resistencia se quiere
medir y en ningún caso interesa la
polaridad.
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
21
Vatímetros
Ω
CARGA
Es muy común el uso del óhmetro para
medir continuidad, es decir para ver si el
circuito está o no interrumpido.
Una variedad del óhmetro, empleado
en instalaciones residenciales, es el
megger o megóhmetro, que sirve para
determinar si el aislamiento de los
conductores entre sí, o con tierra, es el
correcto y evitar de esta manera posibles
fugas de corriente, daños y accidentes
posteriores.
Multímetros
Ante la incomodidad que implica para
un técnico el empleo de un instrumento
diferente para medir cada una de las
magnitudes, se han construido los multímetros.
Estos instrumentos tienen un solo mecanismo para medir las diferentes magnitudes, en variados rangos, mediante la
elección de una función particular, ya sea
por medio de un selector o la colocación
de unos terminales específicos para cada
función y rango.
En el mercado se encuentra una gran
variedad de multímetros, tanto análogos
como electrónicos o digitales, no sólo por
la precisión con que se puede medir, sino
también por la cantidad de magnitudes
que se pueden medir. Naturalmente que
estos aspectos influyen en el precio.
22
Instrumentos que se usan para medir la
potencia eléctrica, sin tener en cuenta el
tiempo de consumo.
Básicamente está compuesto por dos
bobinas: una conectada en serie, para
medir la corriente, y otra conectada en
paralelo, para medir la tensión. La acción combinada de ambas, a través de
una aguja o índice, nos da el valor de
la potencia.
bobina para
medir la E
bobina para
medir la I
R
N
carga cuya
potencia se
va a medir
Contadores
Instrumentos que sirven para medir el
consumo de energía eléctrica, durante
el tiempo de funcionamiento de una
determinada carga. Se fundamentan en
los vatímetros.
El contador se diferencia del vatímetro
por llevar un disco que gira (inducido del
contador) entre dos bobinas, en lugar
del índice.
El número de vueltas que da el disco corresponde a un determinado número de
kilovatios hora (KWh). La relación entre
el número de revoluciones del disco y
los KWh la establece el fabricante del
contador y constituye la constante (k) del
mismo, que viene grabada en la placa:
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
k = N rev / KWh
Para calcular la potencia en KW se usa
la siguiente expresión:
P=
3.600seg/h
x
n
NxT
En la misma placa
se indica además la
tensión y corriente
nominal de funcionamiento del contador.
Las normas para la
construcción de contadores exigen que
éstos puedan soportar, sin error apreciable, sobrecargas
hasta del 400% de
la intensidad nominal para la cual se
hicieron.
donde:
n = es el número de vueltas que da el
disco
T = tiempo en segundos de n revoluciones
N = k del contador
contador de revoluciones
tornillo sin fin que gira solidariamente con el disco
bobina de tensión
disco
bobinas de corriente
bornes para medir E (se
conectan en paralelo)
bornes para medir I (se
conectan en serie)
Características que tiene la bobina de
tensión:
Características de las bobinas de corriente:
• tiene el núcleo en I
• tienen el núcleo en U
• produce un polo (norte o sur) pulsante
cada medio ciclo
• producen un campo magnético pulsatorio (norte-sur)
• tiene muchas espiras de alambre
delgado
• poseen pocas espiras de alambre
grueso
• se conecta como un voltímetro
• se conectan como un amperímetro
Actualmente los medidores electromecánicos se están sustituyendo con medidores
electrónicos o digitales.
ELECCIÓN Y USO CORRECTO DE LOS INSTRUMENTOS
Veamos algunos símbolos, que se encuentran grabados en los instrumentos análogos
y que nos ayudarán a elegir el instrumento adecuado, así como su uso correcto.
Instrumento de bobina móvil
con imán permanente
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
Instrumento para medir corriente continua
23
Instrumento para medir corriente alterna
Instrumento de hierro móvil
Instrumento para medir corriente continua y alterna
Instrumento electrodinámico
Posición de empleo horizontal
Posición de empleo vertical
Posición de empleo a un determinado ángulo
X°
V
Voltímetro
Amperímetro
A
Óhmetro
Ω
Tensión de prueba de aislamiento dado en KV
2
Después de conocer estos símbolos, debemos tener presente además:
Tipo de magnitud a medir: si es
corriente, tensión, resistencia u otra
magnitud.
Valor aproximado de la magnitud a
medir: para poder seleccionar el rango
apropiado.
Alimentación del circuito: si es AC o
DC.
Precisión deseada: la calidad o precisión del instrumento se llama «clase».
A modo de ejemplo analicemos el siguiente gráfico.
0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
V
70
C
E
I
Por la V sabemos que se trata de un
voltímetro. Así mismo sabemos que es
del tipo de hierro móvil, que debe usarse
para medir corriente alterna y en posición horizontal.
24
C
E
I
75
80
85
90
95 100
cl1
2
nos indica que el instrumento
ha sido fabricado según las
normas internacionales de la
Comisión Electrotécnica Internacional.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
indica que el aislamiento ha
sido probado a una tensión
de 2 KV.
2
Como la clase es del 1% tendremos:
valor máximo real: 100 + 1 = 101 V
valor mínimo real: 100 - 1 = 99 V
LECTURA CORRECTA DE UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN ANÁLOGO
Para leer correctamente un instrumento de medición se debe tener en cuenta:
Escala: cuadrante graduado en el que
se realiza la lectura de la medición, según la posición de la aguja.
Ensanchada: los intervalos entre divisiones son menores al comienzo y al
final de la escala.
Uniforme: los intervalos entre divisiones
son iguales.
Logarítmica: los intervalos entre divisiones son menores al final de la escala.
Cuadrática: los intervalos son mayores
hacia el final de la escala.
Graduación múltiple: si la misma escala tiene dos o más rangos.
Uniforme
0
5
10
15
20
25
35
30
40
45
55
50
60
65
70
75
80
85
90
95 100
Cuadrática
10
0
20
30
40
50
60
70
80
90
Ensanchada
10
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50
60
70
80
Logarítmica
10
0
20
30
40
90
Graduación múltiple
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
25
Índice o aguja: parte del instrumento de medición análogo que indica o
señala el valor de la medición sobre la
escala. Cuanto más fino o delgado sea
el índice, mayor será la precisión en la
lectura.
encuentre exactamente al comienzo de
la escala que se va a usar. Esto se consigue girando el tornillo de calibración
que se encuentra en la parte inferior de
la aguja.
En los voltímetros y amperímetros el índice debe coincidir con el cero que está
a la izquierda de la escala.
Al realizar la lectura de una medición se
debe evitar el error de paralaje. Éste se
comete cuando la persona no se coloca
perpendicularmente al plano de la escala, sino que se ubica a un costado del
instrumento. Para facilitar una correcta
ubicación, algunos instrumentos tienen
un espejo en el plano de la escala. En
estos casos se tendrá la posición adecuada, para realizar una correcta lectura,
cuando veamos que el índice oculta su
propia imagen reflejada en el espejo.
En los óhmetros además de la calibración anterior es necesario realizar una
segunda calibración, de manera que
el índice del instrumento coincida con
el cero que se encuentra también a la
derecha de la escala, ya que la medición
se realizará a partir de este cero. En la
parte inferior vemos gráficamente cómo
es la escala del óhmetro.
Los índices de cuchilla también ayudan
a evitar el error de paralaje: si la visual
es correcta deberá observarse el índice
como una línea finísima, ya que la aguja
vista lateralmente es muy ancha.
Para que el índice se desplace hacia la
derecha, es necesario unir los extremos de los conductores de prueba del
óhmetro y, mediante un potenciómetro
de calibración que tienen los óhmetros,
se obtiene que la aguja coincida con el
0 que se encuentra a la derecha de la
escala. De esta manera, además, ya no
se tomará en cuenta la resistencia de
estos conductores.
Calibración del instrumento:
Antes de usar un instrumento es necesario calibrarlo para que el índice se
10K 1K
500
200
100
60
Otras recomendaciones:
Existen algunos instrumentos en los cuales una misma escala puede tener varios
rangos o alcances, de manera que se
pueden realizar dos o más mediciones
de la misma magnitud, pero con alcances diferentes, por ejemplo hasta 100 o
hasta 300. En estos casos, si se desconoce el valor aproximado de la magnitud
26
30
20
10
0
a medir, especialmente si son corrientes
o tensiones, es necesario seleccionar
el instrumento para poder emplear los
rangos más altos.
Después de la primera medición y solamente si vemos que es posible seleccionar un rango menor, a fin de obtener
una medición más exacta, procederemos
a cambiar la posición del selector.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Para lograr precisión en la medida es
conveniente que la aguja no esté al
comienzo de la escala, sino lo más al
fondo que sea posible.
Finalmente antes de realizar la medición, debes tener la precaución de colocar el instrumento en la posición correcta
(horizontal, oblícua o vertical) requerida
por el instrumento. Solamente cuando se
tenga la posición correcta se procederá
a la correspondiente calibración del instrumento de medición.
Además observó que si se mantenía
constante la tensión de la fuente y se
aumentaba el valor de la resistencia, la
intensidad disminuía. Por el contrario si
disminuía el valor de la resistencia, la
intensidad aumentaba. Así obtuvo una
segunda conclusión:
LA CORRIENTE ES INVERSAMENTE
PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA.
Estas dos conclusiones dieron origen a
la LEY DE OHM que dice:
LEY DE OHM
Para poder tener corriente eléctrica es
necesario que exista una diferencia de
potencial entre dos cargas, la cual hará
que empiecen a circular los electrones
a través de los conductores, quienes a
su vez presentarán mayor o menor resistencia al movimiento o flujo de dichos
electrones. Es decir que las tres magnitudes fundamentales están íntimamente
relacionadas entre sí, aspecto que fue
comprobado mediante una serie de experimentos por Georg Simon Ohm.
Ohm descubrió que si en un circuito de
DC se mantenía constante la resistencia
y se aumentaba la tensión, se producía
también un aumento equivalente en la
corriente. De la misma manera una disminución en la tensión genera una disminución equivalente en la corriente.
La conclusión que sacó Ohm fue que
LA CORRIENTE ES DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL A LA TENSIÓN
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
LA INTENSIDAD ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TENSIÓN
E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA.
La ley de ohm se expresa matemáticamente mediante una
ecuación algebraica:
I=
E
R
Si despejamos R tendremos otra forma
de expresar la ley de
ohm:
R=
E
I
Si despejamos E tendremos la siguiente
expresión:
E = IR
Gracias a estas tres expresiones matemáticas, siempre que conozcamos dos
de las tres magnitudes podemos averi-
27
guar la que se desconoce. En los cálculos se usan únicamente las unidades básicas.
Si tenemos el siguiente circuito, en el cual la pila tiene una diferencia de potencial de
1,5 V y la resistencia es de 30 Ω, ¿qué corriente circulará por el circuito?
?
A
30 Ω
I = E/R
I = 1,5/30 Ω
I = 0,05 A
En lugar de decir
0,05 A podemos
decir 50 mA.
1,5 V
¿Porqué?
Ahora averiguemos el valor de la resistencia del siguiente circuito:
1,5V 150mA
?
Si la resistencia hallada,
en el ejercicio anterior,
fuera la que está en el
gráfico, escribe el color
que le corresponde a
cada banda.
28
A
R = E/I
R = 1,5 V / 150 mA
Para seguir, primero debemos convertir todas las unidades a unidades básicas: 150 mA = 0,15 A
R = 1,5 V / 0,15 A
R = 10Ω
dorado = ±5%
......................
......................
......................
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Ahora conociendo la corriente y la resistencia busquemos la tensión que debe
tener la fuente que alimenta el siguiente
circuito:
?
75mA
A
1.600Ω
E = IR
E = 75 mA x 1.600 Ω
Para seguir, primero debemos convertir todas
las unidades a unidades
básicas: 75 mA = 0,075 A
E = 0,075 A x 1.600 Ω
E = 120 V
La conclusión que podemos sacar de
estos tres ejemplos es que, cuando se
quiere averiguar una magnitud desconocida, es indispensable conocer por lo
menos dos.
manera un trabajo eléctrico, el cual será
proporcional a la tensión y a la cantidad
de corriente que recorra el circuito.
Como un mismo trabajo puede realizarse en tiempos diferentes, la rapidez con
que éste se realice se llamará potencia
y se expresará en unidades de trabajo
(cuya unidad es el julio y que se define
como el trabajo efectuado por un columbio, con una diferencia de potencial
de un voltio) y de tiempo (cuya unidad
es el segundo).
Con base en estas dos unidades, la POTENCIA ELÉCTRICA (P) se define como
el trabajo eléctrico que se realiza en una
unidad de tiempo, y cuya unidad básica
de medida es el vatio.
VATIO ó WATT (W): es el trabajo realizado cuando fluye un amperio, con una
diferencia de potencial de un voltio.
Múltiplos:
Kilovatio (KW) = 1.000 W = 103 W
Megavatio (MW) = 1’000.000W = 106 W
Gigavatio (GW) = 1.000’000.000W = 109 W
El instrumento que se usa para medir
potencia eléctrica en el vatímetro, como
se vio en el tema de los instrumentos.
LEY DE WATT
La ley de watt nos expresa la relación
existente entre la potencia, la intensidad
y la tensión y se enuncia de la siguiente
manera:
Si se aplica una diferencia de potencial
a un circuito, éste será recorrido por
una determinada cantidad de corriente
eléctrica que se transformará en otra
forma de energía (luz, calor, movimiento
mecánico, etc.), realizándose de esta
LA POTENCIA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL
A LA INTENSIDAD Y A LA
TENSIÓN
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
29
La ley de watt se expresa matemáticamente con la siguiente ecuación:
P = IE
Si despejamos E tendremos otra forma
de expresar la ley de
watt:
E=
Si despejamos I en
lugar de E, tendremos la siguiente expresión:
de 1,5 V y la corriente que circula por la
resistencia de 30Ω es de 0.05 A, ¿cuál
es la potencia de la resistencia?
P
I
1,5 V
I=
P
E
Gracias a estas tres expresiones matemáticas, siempre que conozcamos dos
de las tres magnitudes podemos averiguar la que se desconoce. Recuerda
que al hacer los cálculos se usan las
unidades básicas.
Retomemos uno de los circuitos anteriores, en el cual la pila tiene una tensión
0,05A
A
30Ω P = ?
P=IE
P = 0,05 A x 1,5 V
P = 0,075 W
En lugar de decir que la potencia es 0,075 W podemos decir
que es 75 mW. ¿Porqué?
RELACIONES QUE SE PUEDEN ESTABLECER ENTRE LAS LEYES DE
OHM Y WATT
en realidad en ambas leyes se emplean
exactamente las mismas magnitudes.
1,5 V
10Ω P = ?
En este circuito ¿es posible averiguar la
potencia de la resistencia?
Si observamos bien la ley de ohm y la
ley de watt, nos daremos cuenta que
30
Por la ley de ohm sabemos que la intensidad, tensión y resistencia están íntimamente relacionadas entre sí, por
consiguiente en la ley de watt, de alguna
forma deberá estar también la resistencia, siendo posible averigar la potencia
en función de la resistencia. Veámoslo
matemáticamente:
P=IE
ley de watt
E=IR
ley de ohm
sustituyendo el valor de E
P = I x I R en la primera ecuación
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
P = I2R
De igual manera:
P=IE
ley de watt
I=E/R
ley de ohm
P = ExE/R sustituyendo el valor de
I en la primera ecuación
P = E2 / R
Con estas aclaraciones podemos afirmar
que sí es posible averigar la potencia
de la resistencia del circuito, ya sea a
través de la ley de ohm y luego de la ley
de watt, o bien aplicando alguna de las
igualdades obtenidas anteriormente.
P=IE
P = I x 1,5 V
I = E/R
I = 1,5 V / 10 Ω
I = 0,15 A
P = 0,15 A x 1,5 V
P = 0,225 W
P = 225 mW
Si queremos hacerlo directamente, buscamos la ecuación en la cual se encuentre la E y la R, por ser los valores que
conocemos:
P = E2 / R
Más adelante, al tratar el tema de los
circuitos eléctricos, veremos un mayor
número de aplicaciones para calcular
cualesquiera de las magnitudes fundamentales y la potencia, conociendo
únicamente dos de ellas.
POTENCIA DISIPADA O PÉRDIDA DE
POTENCIA
No siempre el trabajo efectuado en un
circuito es útil. Hay casos en los cuales
el trabajo se pierde, dando origen a lo
que se conoce como potencia perdida
o disipada.
Cuando encendemos un bombillo incandescente de 100 W éste se calienta
mucho, a tal punto que el filamento
empieza a irradiar luz. En este caso el
calor producido (alrededor del 60%) es
potencia perdida, ya que en un bombillo
el trabajo eléctrico debe ser para producir luz y no calor.
De la misma manera, el calor que se
produce en un motor es potencia perdida, porque el trabajo eléctrico debe
ser para producir movimiento o energía
mecánica y no calor.
En general, las pérdidas de potencia más
comunes se producen en forma de calor,
que se expresan matemáticamente con
la siguiente ecuación: P = I2 R, donde P
es la rapidez con que se produce calor.
Sin embargo existen aparatos (planchas,
hornos, estufas, etc.) en los cuales el
calor producido no representa potencia
disipada, sino potencia útil.
P = 1,52 V / 10 Ω
POTENCIA EN LOS RESISTORES
P = 2,25 V / 10 Ω
Los resistores, además de clasificarse por
su valor resistivo (resistencia), se clasifican por la potencia, para indicar
P = 0,225 W
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
31
la corriente que puede circular por ellos
(la I se calcula empleando la misma
ecuación que se usa para averiguar la
potencia disipada) o la cantidad de calor
que pueden resistir sin deteriorarse, de
manera que la potencia de un resistor
afecta directamente su tamaño físico: los
resistores de muy poca potencia (1/4 ó
1/2 W) son pequeños, y a medida que
aumenta su potencia ( 1 ó más vatios)
son de mayores dimensiones.
POTENCIA EN CIRCUITOS RESISTIVOS
CON CORRIENTE ALTERNA
En los circuitos resistivos con corriente
alterna y sólo monofásicos, se aplica la
ley de Watt exactamente como si fuera
con corriente continua, por cuanto la
tensión y la intensidad están en fase.
P
P
E
I
En los circuitos trifásicos, en los cuales se
tiene un sistema trifásico equilibrado, es
decir que las potencias de las tres fases
son exactamente iguales, la potencia
total es igual a la suma aritmética de las
potencias parciales de cada fase, como
se ve a continuación:
P = EF x IF
En cada fase
Pt = 3 (EF x IF)
En las 3 fases
Pt = 3{(EL / √3) x IL}
Sustituyendo la
EF por la EL
Pt = √3 EL x IL
32
FACTOR DE POTENCIA o Cos Φ
Más adelante veremos que en los circuitos donde hay reactancias inductivas o
capacitivas, parte de la potencia suministrada por la fuente es tomada por los
inductores y/o capacitores, y en lugar de
ser consumida es almacenada temporalmente, para luego regresar a la fuente,
sea por el campo magnético (en las
bobinas), o por el campo electrostático
(en los condensadores), de manera que
al multiplicar I x E, lo que en realidad se
obtiene no es la potencia consumida sino
una potencia aparente o nominal.
En estos casos, para obtener la potencia
realmente consumida, debe tomarse
en cuenta el FACTOR DE POTENCIA,
ángulo de defase o Cos Φ, el cual nos
indicará qué parte de la potencia aparente es potencia real o efectiva, es decir,
qué tanto de la potencia suministrada se
ha usado realmente.
De allí que el factor de potencia se define como el coseno del ángulo correspondiente al defase que existe entre la
intensidad total (It) y la tensión total (Et),
en un circuito con corriente alterna.
EL
Et
Φ
It
En los circuitos puramente resistivos el
Cos Φ es 1: como la I y E están en fase,
el ángulo de defase es de 0°.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
En los circuitos no puramente resistivos (donde se tienen inductancias,
capacitancias y resistencias) el Cos Φ
va disminuyendo desde 1, para aproximarse a 0, a medida que se hace menos
resistivo, de acuerdo con las reactancias
inductivas y/o capacitivas.
CORRECCIÓN DEL Cos Φ
rar la potencia como en los circuitos con
corriente continua, o en los circuitos con
corriente alterna que eran puramente
resistivos, sino que hay que diferenciar
varios tipos de potencias.
P
P
E
Es muy importante que el Cos Φ sea lo
más cercano posible a 1, para que no
hayan muchas pérdidas, lo cual sucede
cuando las cargas son muy inductivas.
Como los efectos inductivos y capacitivos son opuestos, la forma más práctica
de corregir el bajo factor de potencia
es usando condensadores (batería de
condensadores) conectados en paralelo
con las cargas inductivas, cuyo factor de
potencia o Cos Φ se desea mejorar.
I
P
P
P
Sin embargo, todas las formas de potencia, se fundamentan totalmente en los
principios de la ley de Watt.
Potencia nominal o aparente
(Pap): es la potencia suministrada por
la fuente.
Pap = E I
FUENTE
CARGA
INDUCTIVA
La unidad es el VOLTAMPERIO (VA), que
tiene como múltiplos más usados el kilovoltamperio (KVA) y el megavoltamperio
(MVA).
POTENCIA EN CIRCUITOS NO
PURAMENTE RESISTIVOS
Potencia real o efectiva (Pef): es la
potencia consumida en el circuito.
En los casos en que el circuito no es puramente resistivo (por tener inductancias
o capacitancias), se producirá un defase
entre la tensión y la intensidad, de modo
que al aplicar la ley de Watt el producto
de E x I no siempre será positivo, sino
unas veces positivo y otras negativo, de
acuerdo al defase existente, como se
aprecia en el gráfico.
Pef = Pap cos Φ
Pef = E I cos Φ
Por esta razón ya no es posible conside-
CAPÍTULO 1 CORRIENTE ELÉCTRICA
La unidad es el VATIO (W), que tiene
como múltiplos más usados el kilovatio
(KW) y el megavatio (MW).
Existen otras unidades prácticas que son
muy usadas en nuestro medio: H.P. (horse power), equivalente a 746W, y C.V.
33
(caballo vapor) equivalente a 736 W.
Potencia reactiva (Pr): llamada
también desvatiada por no producir
potencia, debido a la presencia de inductancias o capacitancias en el circuito,
que tienen la función de proporcionar
un campo magnético o cargar los condensadores.
Pr = E I sen Φ
La unidad es el VOLTAMPERIO REACTIVO (VAR), que tiene como múltiplo más
usado el kilovar (KVAR).
POTENCIA SEGÚN LOS SISTEMAS DE
GENERACIÓN
Sistema monofásico bifilar
Pap = E I
Pef = E I cos Φ
donde E e I son
valores de fase
Sistema bifásico bifilar
Pap = √2 E I
Pef = √2 E I cos Φ
donde E e I son
valores de línea
Sistema trifásico
Pap = √3 E I
Pef = √3 E I cos Φ
5. La resistencia de una estufa eléctrica tiene 10Ω de resistencia y necesita 16 A para calentarse. ¿Qué tensión
debe aplicársele?
6. ¿Qué corriente absorbe un calentador eléctrico de agua que tiene una
resistencia de 20Ω al aplicársele una
tensión de 208 V?
7. ¿Qué corriente absorbe una plancha eléctrica que tiene una resistencia
de 60Ω si se le aplica una tensión de
120 V?
8. ¿Qué resistencia tiene un bombillo
de 150 W, a través del cual circula una
corriente de 750 mA?
9. Un reverbero eléctrico de 15Ω de resistencia requiere de 10 A para ponerse
incandescente. ¿Qué tensión se le debe
aplicar?
10. ¿Qué potencia tiene la resistencia de
una estufa que es alimentada por 120 V,
a través de la cual circulan 12,5 A?
11. ¿Qué corriente absorbe un bombillo
de 100 W al ser alimentado por 115 V?
donde E e I son
valores de línea
EJERCICIOS PRÁCTICOS
1. Si el valor eficaz de la tensión empleada en una residencia es de 117 V, ¿qué
valor máximo alcanzará dicha tensión?
2. ¿Cuál es la EL correspondiente a una
EF de 120 V?
3. ¿Qué resistencia tiene un conductor
de cobre de 10 m de longitud y 1,5 mm2
de sección?
34
4. ¿Cuál es la resistencia de un conductor de aluminio de 150 m de longitud y
3,5 mm2 de sección?
12. Una estufa de 2 KW de potencia
tiene una resistencia de 30Ω. Averigua
la corriente y tensión con que debe
funcionar.
13. Un motor bifásico para 208 V tiene
un factor de potencia de 0,75. Calcular
la corriente que absorbe si tiene una
potencia de 1,5 H.P.
14. ¿Qué corriente absorbe un motor
trifásico que tiene las siguientes características: potencia de 10 H.P., tensión
de alimentación de 208 V, factor de
potencia de 0,8?
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
LO 2
U
T
I
CAP
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CIRCUITO ELÉCTRICO: recorrido o
trayectoria que sigue la corriente eléctrica (continua o alterna) desde que sale
de la fuente hasta que retorna a ella,
pasando por una o más cargas (dispositivos en los cuales la energía eléctrica se
transforma en otras formas de energía)
a través de unos conductores.
CIRCUITO SIMPLE: cuando el circuito, abierto o cerrado, tiene una sola
fuente y una sola carga.
CIRCUITO SERIE: circuito en el cual
la corriente tiene una sola trayectoria a
través de dos o más cargas y una o más
fuentes.
CIRCUITO CERRADO: si la trayectoria de la corriente no tiene ninguna
interrupción. Hay diferencia de potencial
y corriente.
Circuito serie con dos resistencias y una pila
CIRCUITO ABIERTO: si la trayecto-
ria de la corriente tiene alguna interrupción. Hay diferencia de potencial pero
no hay corriente.
Circuito serie con tres resistencias y dos pilas
Las cargas de un circuito no solamente
son resistencias, sino que pueden ser
muy variadas: sólo resistencias (circuitos
resistivos), sólo inductancias (circuitos
inductivos), sólo capacitancias (circuitos
capacitivos) o resistencias, inductancias
y capacitancias combinadas (circuitos
RC, RL y RLC).
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
35
Fuentes en serie:
Cuando se tiene un circuito con varias
fuentes (tensiones parciales) en el mismo sentido, la tensión total (Et) es igual
a la suma de todas las tensiones parciales. Se expresa matemáticamente así:
Et = E1 + E2 + E3 + ... En
1,5V
E1
1,5V
E2
1,5V
E3
4,5V
Et
CARGA
1,5V + 1,5V + 1,5V = 4,5V
Cuando se tienen en un mismo circuito
unas fuentes en un sentido y otras en
sentido contrario, la tensión total será la
diferencia que hay entre las que están
en un sentido y las que están en sentido
contrario.
Si se colocan en oposición únicamente
dos pilas, que sean exactamente iguales,
la tensión del circuito será 0 voltios, y por
consiguiente no se tendrá corriente.
Resistencias en serie:
Veamos qué sucede con las tres magnitudes fundamentales y la potencia, en
un circuito serie.
INTENSIDAD: Al tener la corriente una
sola trayectoria, ésta tendrá que ser la
misma en cualquier punto del circuito, de
manera que la intensidad que sale de la
fuente tendrá que ser la misma que pase
por cada una de las resistencias.
Este comportamiento de la corriente
se expresa matemáticamente con la
siguiente ecuación:
It = I1 = I2 = I3 = ... In
1,5V
Et
CARGA
Sumamos E1 y E3: 1,5 V + 1,5 V = 3 V
Para obtener la Et restamos E2 de la
sumatoria anterior:
Et = 3 V - 1,5 V
Et = 1,5 V
36
300mA
300mA
1,5V
E3
R3 = 60 Ω
1,5V
E2
300mA
1,5V
E1
R1 = 50 Ω
R2 = 90 Ω
60V
Esto significa, como puede apreciarse
en el gráfico, que si la corriente que
sale (intensidad total) de la fuente es de
300mA, la intensidad en R1,
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Esto significa, como puede apreciarse en
el gráfico, que si la corriente que sale (intensidad total) de la fuente es de 300 mA,
la intensidad en R1, R2 y R3 (intensidades
parciales) será exactamente la misma, o
sea 300 mA en cada una de ellas.
Si se desconoce el valor de la intensidad
total (It) o parciales(I1, I2, I3,...In) es posible averiguarlo mediante la ley de ohm,
aplicada a todo el circuito o a cada una
de la resistencias, como se verá más adelante en forma práctica, si se conocen al
menos dos magnitudes fundamentales,
o una fundamental y la potencia.
RESISTENCIA: a medida que va aumentando el número de resistencias parciales, la resistencia total del circuito irá
también en aumento, ya que al tener
la corriente una sola trayectoria, cada
resistencia presentará determinada oposición al paso de la misma, la cual se irá
sumando a la anterior. En otras palabras,
es como si la longitud de la resistencia
fuera en aumento, factor que, como se
ha visto anteriormente, es directamente
proporcional a la resistencia.
Por estas razones se puede afirmar que
la resistencia total (Rt) del circuito es
igual a la suma de las resistencias parciales. Su expresión matemática es:
Rt = R1 + R2 + R3 + ... Rn
Aplicando esta ecuación al circuito de la
página anterior tendremos:
Rt = 50 Ω + 90 Ω + 60 Ω
Rt = 200 Ω
TENSIÓN: la tensión que entrega la
fuente (Et) debe alimentar todo el circuito
y por consiguiente también todas y cada
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
una de las resistencias del circuito. Al
tener la corriente una sola trayectoria
se producen sucesivas caídas de E a
través de las diferentes resistencias, de
tal manera que se tendrá una E parcial
en cada una de ellas, proporcional al
valor de cada resistencia, correspondiéndole una mayor tensión a la resistencia
de mayor valor y una menor tensión a
la resistencia de menor valor (ley de
ohm aplicada a cada resistencia). Matemáticamente se expresa mediante la
siguiente ecuación:
Et = E1 + E2 + E3 + ... En
Retomando el ejercicio de la página
anterior tendremos:
E1 = 0,3 A x 50 Ω = 15 V
E2 = 0,3 A x 90 Ω = 27 V
E3 = 0,3 A x 60 Ω = 18 V
Et = 15 V + 27 V + 18 V = 60 V
POTENCIA: recordemos que potencia
es la rapidez con que se realiza un trabajo.
Si en un circuito se tienen varias resistencias en serie, cada una de ellas
consume cierta potencia de acuerdo
únicamente a la tensión, por cuanto
la intensidad es la misma en todas
las cargas, de tal manera que la potencia total (Pt) del circuito será igual
a la suma de las potencias parciales,
correspondiente a cada una de las
resistencias. Esto se expresa matemáticamente así:
Pt = P1 + P2 + P3 + ... Pn
37
EJERCICIOS DE APLICACIÓN CON CIRCUITOS SERIE
1. ¿Qué corriente circula por el siguiente circuito?
R1 = 40 Ω
R2 = 40 Ω
R3 = 60 Ω
It= ?
100 V
R4 = 60 Ω
Para conocer la intensidad del circuito
aplicamos la ley de ohm a todo el circuito: It = Et / Rt
Ahora que ya conocemos la Rt, aplicamos la ley de ohm:
It = 100 V / 200 Ω
It = 0,5 A ó 500 mA
Como se desconoce la Rt, primero averiguamos ésta:
Por el circuito, y por consiguiente por
cada una de las resistencias, circularán 500 mA.
Rt = 40 Ω + 40 Ω + 60 Ω + 60 Ω
Rt = 200 Ω
2. Se tiene un circuito serie compuesto por tres resistencias. ¿Qué diferencia de
potencial tendremos en la segunda resistencia, a través de la cual circula una corriente de 500 mA, si la primera resistencia tiene una potencia de 10 W, la tercera
resistencia mide 24 Ω, y la resistencia total del circuito es de 200 Ω?
En primer lugar grafiquemos el circuito.
P1 = 10 W
I2 = 500 mA
R3 = 24 Ω
E2 = ?
Rt = 200 Ω
Normalmente un problema pueda solucionarse de diferentes formas. Lo
importante es saber elegir un proceso que sea simple y lógico, en el cual
se vaya desarrollando, y sobre todo entendiendo los pasos estrictamente
necesarios que se deben seguir hasta obtener la solución correcta.
38
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Primer proceso:
Recordemos que:
It = I1 = I2 = I3 = ... In
por lo cual:
I2 = It
It = 500 mA
Convirtamos a unidades básicas
500mA = 0,5 A
Apliquemos la ley de ohm a todo el
circuito:
Et = It x Rt
Et = 0,5 A x 200 Ω
Et = 100 V
Ahora apliquemos la ley de ohm en la
tercera resistencia:
E3 = I3 x R3
pero I2 = I3
E3 = 0,5 A x 24 Ω
E3 = 12 V
Apliquemos la ley de watt en la primera
resistencia:
E1 = P1 / I1
como I2 = I1
E1 = 10 W / 0,5 A
E1 = 20 V
Recordemos que:
Et = E1 + E2 + E3
Despejando E2 tendremos:
E2 = Et - (E1 + E3)
E2 = 100 V - (20 V + 12 V)
E2 = 68 V
Segundo proceso:
Partiendo de la relación que hay entre
la ley de ohm y la ley de watt.
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Aplicando esta relación a la primera
resistencia:
R1 = P1 / (I1)2
R1 = 10 W / 0,52 A
R1 = 40 Ω
Para averiguar R2 recordemos que:
Rt = R1 + R2 + R3
despejando R2:
R2 = Rt - (R1 + R3)
R2 = 200 Ω - (40 Ω + 24 Ω)
R2 = 136 Ω
Aplicamos ahora la ley de ohm en la
segunda resistencia para averiguar la
tensión que hay en ella :
E2 = I2 x R2
E2 = 0,5 A x 136 Ω
E2 = 68 V
3. Si conectamos en serie dos bombillos
(de 2 W y 6 W y fabricados para funcionar con una tensión de 6 V cada uno) y
alimentamos el circuito con 6 V, ¿cuál
de los bombillos alumbrará más?
¿Porqué?
4. ¿Cuántos bombillos de 0,5 W, que
consumen 250 mA de corriente, deben usarse para construir una guirnalda navideña que pueda conectarse a una fuente de 24 V?
5. Necesitamos conectar un bombillo de
1,2 W, fabricado para funcionar con
una tensión de 3 V, a una batería de
12 V . Para evitar que el bombillo se
dañe es necesario conectarle una
resistencia en serie. ¿Qué características, en cuanto a resistencia y potencia, debe tener la resistencia?
39
6. Averiguar el valor de la magnitud indicada con un signo de interrogación en los
siguientes circuitos:
R1 =17,5 Ω
R2 = 25 Ω
P2 = 100 W
E3 = 30 V
P1 =25 W
E2 = 20 V
P3 = 30 W
R2
E3 = 20 V
P 3= ?
Et = ?
Et = ?
Pt = 100 W
E1 =30 V
Et =100 V
R1 + R2 = 40 Ω
7. Averiguar la segunda resistencia, del circuito anterior, en el caso de que la potencia
total del circuito sea de 200 W, la corriente que circula por la segunda resistencia
sea de 200 mA, la potencia de la tercera resistencia 75 W y la primera resistencia
tenga un valor de 300 Ω.
8. Averguar el valor de todas las magnitudes que tienen un signo de interrogación,
empleando si es posible varios procesos.
P1 = ?
I1 = 500 mA
R1 = 50 Ω
R2 = ?
E2 =50 V
R 3= ?
P 3= ?
Pt = 60 W
Et = ?
9. Busca e incluso diseña, si te es posible, algunos ejercicios y problemas que te
permitan entender más los circuitos serie.
40
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CIRCUITO PARALELO: circuito
en el cual la corriente tiene posibilidad
de seguir dos o más recorridos o trayectorias, a través de dos o más cargas y
una o más fuentes.
es indispensable que todas estén en el
mismo sentido y tengan exactamente la
misma tensión.
Resistencias en paralelo
Ahora veamos qué sucede con las tres
magnitudes fundamentales y la potencia
en un circuito paralelo.
TENSIÓN: observando los esquemas
que se encuentran al lado, vemos que la
corriente que sale del terminal negativo
de la fuente, puede retornar a ella a través de cualesquiera de las resistencias.
Sin embargo el voltaje en la fuente (Et)
será el mismo en cada una de las resistencias (tensiones parciales), ya que a
todas y a cada una de ellas le llega el
terminal negativo y el terminal positivo
en forma directa, sin necesidad de pasar
por alguna de las resistencias.
Circuito paralelo con tres
resistencias y una pila
Este comportamiento de la tensión se
expresa matemáticamente mediante la
siguiente ecuación:
Circuito paralelo con dos
resistencias y dos pilas
Fuentes en paralelo
1,5V
1,5V
1,5V
1,5V
CARGA
Et = E1 = E2 = E3 = ... En
Como se puede ver en el gráfico, al
conectar varias fuentes en paralelo no
se aumenta la tensión, pero se suman
las intensidades de todas las fuentes, de
manera que la carga, cuando lo necesite, puede absorber una corriente mayor
a la entregada por una sola fuente.
Para conectar varias fuentes en paralelo
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Cuando se desconoce el valor de la Et o
de las tensiones parciales (E1, E2...) es
posible hallarlas siempre y cuando se
conozcan al menos otras dos magnitudes
( I, R ó P), aplicando la ley de ohm o la
ley de watt, ya sea en todo el circuito o
en una parte (rama) del mismo.
INTENSIDAD: En un circuito paralelo
la corriente total ( It) que sale de la
fuente, se va dividiendo proporcionalmente (intensidades parciales) entre las
ramas (parte del circuito compuesto
por una resistencia) que conforman un
41
nodo (punto donde se bifurca o donde
confluyen varias corrientes).
En el gráfico podemos observar un circuito con 4 nodos: A, B, C y D. La corriente (It) que sale de la fuente al llegar
al nodo A se divide en dos ramales: una
parte (I1) pasa por R1 y otra parte (I2+I3)
continúa hacia el nodo B. Al llegar a éste
la corriente vuelve a dividirse en dos ramales: una parte (I2) pasa por R2 y otra
(I3) por R3.De igual manera, las corrientes
que van pasando por las resistencias se
vuelven a juntar en C y D, de tal manera
que la intensidad que retorna a la fuente
es igual a la que salió de ella.
A
It
I2+I3
I1+I2+I3
I1
Et
It
B
R1
I1+I2+I3
R2
I3
R3
I2+I3
C
Este comportamiento de la corriente
en los circuitos paralelos se expresa
matemáticamente con la siguiente
ecuación:
It = I1 + I2 + I3 + ... In
Si no se conoce la It o una de las intensidades parciales, puede averiguarse
aplicando las leyes de ohm o watt a todo
el circuito o a alguna rama en particular,
siempre y cuando se conozcan por lo
menos otras dos magnitudes.
RESISTENCIA: en los circuitos en paralelo la resistencia total (Rt) irá disminuyendo a medida que aumenta el número
de resistencias parciales. Por la forma en
que van conectadas, si bien es cierto que
cada una presenta determinada oposición al paso de la corriente, en conjunto
42
I2
D
ésta va disminuyendo, pues es como si se
fuera aumentando la sección de la resistencia, de tal manera que la resistencia
total será incluso más pequeña que el
valor de la resistencia de menor valor del
circuito. ¿Porqué sucede esto?
Hemos visto que el comportamiento
de las intensidades en los circuitos en
paralelo es:
It = I1 + I2 + ... In
Empleando la ley de ohm sustituyamos
todas las intensidades en función de la
tensión y la resistencia:
Et/Rt = E1/R1 + E2/R2 + ... En/Rn
Así mismo se sabe que en un circuito paralelo todas las tensiones son iguales:
Et = E1 = E2 = ... En
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Como todas las tensiones son iguales,
sustituyamos en la ecuación anterior
todas las tensiones por Et (pero podría
ser por cualesquiera de las tensiones
parciales).
Et/Rt = Et/R1 + Et/R2 + ... Et/Rn
Factorizando el segundo miembro de la
ecuación:
Et/Rt = Et(1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn)
Transponiendo Et del segundo al primer
miembro:
Et/(Rt x Et) = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn
Finalmente simplificando obtenemos:
Rt = R1
Esta ecuación es aplicable en cualquier
circuito paralelo, sin importar el número
de resistencias que tenga.
Para dos resistencias distintas:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2
1/Rt = (R1 + R2)/R1 x R2
R2/(R1 + R2)
Para dos o más resistencias que sean
iguales:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn
sustituyendo con R1, por ser resistencias
iguales:
1/Rt = 1/R1 + 1/R1 + ... 1/R1
sumamos y despejamos Rt
1/Rt = n/R1
Rt = R1 / n
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn
Es decir que el recíproco de la resistencia
total es igual a la suma de los recíprocos
de las resistencias parciales.
x
POTENCIA: lo visto sobre la potencia
en un circuito serie, es válido para la
potencia en un circuito en paralelo, de
manera que la potencia total se puede
calcular a partir de la corriente total, de
la resistencia total y de la tensión total, o
bien sumando las potencias parciales:
Pt = P1 + P2 + P3 +... Pn
Observa: esta expresión es la misma
empleada en los circuitos serie.
EJERCICIOS CON CIRCUITOS EN PARALELO
1. ¿Con cuanta tensión debe alimentarse
un circuito en el cual se han conectado tres bombillos en paralelo, si por el
primer bombillo circula una corriente
de 800 mA, por el segundo 500 mA y
por el tercero 1.2 A, si la resistencia
total del circuito de 48 Ω?
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Et = ?
R1
R2
R3
43
Aplicando la ley de ohm:
de 64 Ω. Si la tensión de alimentación
del circuito es de 120 V, ¿cuál será la
intensidad total del circuito?
Et = It x Rt
Et = It x 48 Ω
Como el circuito es paralelo:
It = I1 + I2 + I3
It = 0.8 A + 0.5 A + 1,2 A
It = 2,5 A
Sustituyendo el valor hallado en la primera ecuación:
Como se dijo antes de resolver los
ejercicios con circuitos serie, es posible
solucionar los problemas de diversas
formas, de manera que las que presentamos a continuación no son las únicas,
sino algunas de tantas que se pueden
realizar.
It = ?
Et = 2,5 A x 48 Ω
Et = 120 V
120V
150W
64Ω
2. Se deben conectar en paralelo un
bombillo de 150W y una resistencia
Primer proceso
Aplicando la ley de watt:
It = Pt / Et
Como desconocemos Pt:
Pt = P1 + P2
Como desconocemos P2:
Para averiguar P2
podemos aplicar primero la ley de ohm y
luego la ley de watt
Para averiguar P2 podemos aplicar directamente la ecuación
que relaciona las leyes de ohm y watt
P2 = (E2)2 / R2
P2 = (120 V)2 / 64Ω
P2 = 225 W
I2 = E2 / R2
I2 = 120 V / 64Ω
I2 = 1,875 A
P2 = I2 x E2
P2 =1,875 A x 120 V
P2 = 225 W
Retomando la Pt y la ley de watt:
44
Pt = 150 W + 225 W
It = 375 W / 120 V
Pt = 375 W
It = 3,125 A
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Segundo proceso
R1 = (120 V)2 / 150 W
R1 = 96 Ω
Aplicando la ley de ohm:
Retomando la ecuación de la Rt:
It = Et / Rt
Rt = 96 Ω x 64 Ω / (96 Ω + 64 Ω)
Rt = 38,4 Ω
Como desconocemos Rt:
Rt = R1 x R2 / (R1 + R2)
Retomando la ecuación inicial:
Como desconocemos R1:
It = 120 V / 38,4 Ω
It = 3,125 A
R1 = (E1)2 / P1
3. Si se tienen tres resistencias conectadas en paralelo y alimentadas por una tensión
de 120 V, ¿qué corriente circulará por cada una de ellas, sabiendo que la resistencia
total del circuito es de 8 Ω, la resistencia equivalente de las dos últimas es de 24 Ω
y la corriente que circula por las dos primeras suma 13 A?
Resistencia equivalente: resistencia que tiene el mismo valor que otras dos o más
resistencias conectadas en paralelo.
I1+I2=13A
Et = 120V
Rt = 8Ω
R1
I1 = ?
R2
I2 = ?
R3
I3 = ?
R2-3=24Ω
Aplicando la ley de ohm:
It = Et / Rt
It = 120 V / 8 Ω
It = 15 A
Como se tiene un circuito paralelo:
It = I1 + I2 + I3
Despejando I3:
I3 = It - ( I1 + I2)
I3 = 15 A - 13 A
I3 = 2 A
Para averiguar el valor de R1:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
1/R1 = 1/Rt - (1/R2 + R3)
1/R1 = 1/8 Ω - 1/24 Ω
R1 = 12 Ω
Aplicando la ley de ohm para I1:
I1 = E1 / R1
I1 = 120 V / 12 Ω
I1 = 10 A
Para averiguar I2:
I1+I2 =13 A
I2 = 13 A - 10 A
I2 = 3 A
4. Se tienen tres resistencias conectadas en paralelo. Se necesita conocer el valor de
la primera resistencia, sabiendo que la intensidad total es de 2,5 A y la potencia
total de dos resistencias (una de 140 Ω y otra de 60 Ω) es de 168 W.
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
45
Para encontrar el valor de R1 sugerimos
el siguiente proceso:
de 300 Ω, si la intensidad total del
circuito es de 1,8 A?
Primero: con los valores de R2 y R3 y
la potencia consumida por ambas se
obtiene el valor de la tensión.
7. Se tiene un circuito paralelo conformado por un bombillo de 25 W, otro
de 40 W y un tercero de 60 W. Si la
resistencia total del circuito es de
96,8Ω, ¿qué corriente circulará a través de cada uno de los bombillos?
Segundo: con este resultado se obtiene la intensidad que circula por ambas
resistencias.
Tercero: con dicho valor obtener I1.
Cuarto: con este último dato se averigua
el valor de R1.
5. ¿Qué corriente circulará por un circuito, y por cada una de las cuatro
ramas del mismo, compuesto por dos
bombillos de 60 W y dos bombillos de
100 W, si la tensión de alimentación
es de 115 V.
6. ¿Con qué tensión debe alimentarse
un circuito en el cual se han conectado dos resistencias de 400 Ω cada
una, una resistencia de 150 Ω y otra
8. La resistencia total de un circuito
compuesto por tres resistencias es
de 50 Ω. ¿Cuál será la potencia y la
intensidad de la primera resistencia, si
la segunda resistencia es de 300 Ω,
la suma de la primera y segunda
resistencia es de 100 Ω y la corriente
que circula por la tercera resistencia
es de 1,2 A?
9. ¿Cuál será el valor de cada una de las
tres resistencias que conforman un
circuito paralelo, si de 1 A que sale
de la fuente, 200 mA circulan por la
segunda resistencia y 300 mA por la
primera, y la potencia de la primera y
tercera resistencias suman 80 W?
CIRCUITO MIXTO (SERIE-PARALELO): circuito en el cual la corriente tiene
en parte una sola trayectoria, y en parte la posibilidad de varias trayectorias. En otras
palabras, es un circuito que está compuesto por circuitos en serie y por circuitos en
paralelo.
R6
R1
R2
R3
R5
R4
Observamos que R6 y R7 están en serie,
y éstas a su vez están en paralelo con R5,
y las tres están en serie con R4.
46
R7
Al mismo tiempo R2, R3 y el grupo de resistencias analizadas hasta el momento
forman un circuito en paralelo.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Finalmente R1 está en serie con todas
las resistencias del circuito (R2, R3, R4,
R5, R6 y R7).
mente serie o únicamente paralelo.
Ahora veamos qué sucede con las tres
magnitudes fundamentales y la potencia
en un circuito paralelo.
Para comenzar podemos averiguar la
resistencia equivalente de R2 y R3 (están exclusivamente en paralelo) y la
resistencia equivalente de R6 y R7 (están
exclusivamente en serie).
RESISTENCIA: la resistencia total de un
circuito serie-paralelo se averigua por
medio de circuitos equivalentes, que
consiste en ir resolviendo las partes del
circuito que estén exclusivamente en
serie o exclusivamente en paralelo, hasta
obtener un circuito final que sea única-
Veamos cómo se resolvería el ejercicio.
R2-3 = R2 x R3 / (R2 + R3)
R6-7 = R6 + R7
El nuevo circuito, con estas reducciones,
quedaría así:
R1
R2-3
R5
R6-7
R2-3
R5-6-7
R4
Luego buscamos la resistencia
equivalente de R5 y R6-7:
R1
R5-6-7 = R5 x R6-7/(R5 + R6-7)
Después de esta reducción el
circuito queda como se observa
en la gráfica que está al lado.
Ahora buscamos el circuito
equivalente de R4 y R5-6-7:
R4-5-6-7 = R4 + R5-6-7
R4
R1
R2-3
R4-5-6-7
Con esta nueva reducción obtenemos el circuito que vemos en
la gráfica del lado.
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
47
A continuación averiguamos el circuito equivalente de R2-3 y R4-5-6-7:
R1
R2-3-4-5-6-7 = R2-3 x R4-5-6-7/(R2-3 + R4-5-6-7)
R2-3-4-5-6-7
Como puede verse en la nueva gráfica el circuito
deja de ser mixto, por lo cual finalmente podemos
averiguar: Rt = R1 + R2-3-4-5-6-7
TENSIÓN e INTENSIDAD: cuando los
circuitos no son muy complejos y pueden
reducirse a circuitos serie o paralelo,
se aplica lo estudiado en circuitos serie
para las cargas que están en serie, y lo
estudiado en circuitos en paralelo para
las cargas que están en paralelo.
Si los circuitos son más complejos o no
pueden reducirse a los circuitos serie
o paralelo, se emplean las LEYES DE
KIRCHHOFF, las cuales son aplicables
solamente si se trabaja con D.C.
Ley de las tensiones: la sumatoria de
las fuentes es igual a la sumatoria de
E2
R1
E1
R2
E3
Σ Efuentes = Σ IR
E1 - E2 + E3 = IR1 + IR2 + IR3
Si el sentido de la corriente entregada
por una fuente coincide con el sentido
supuesto, se le asigna un valor positivo,
de lo contrario se le asigna un valor
negativo.
48
las caídas de tensión (tensiones parciales) en las cargas que conforman un
circuito:
SE fuentes = SE parciales
SE fuentes = S IR
Para la aplicación de esta primera ley es
conveniente tener en cuenta:
• Se consideran únicamente circuitos
en serie.
• Si se tienen varias fuentes, se debe suponer un sólo sentido para la corriente
que circula por el circuito.
Las tensiones parciales o caídas de tensión se obtienen multiplicando la intensidad por cada una de las resistencias
del circuito.
Si al averiguar el valor de la intensidad
se obtiene una cantidad negativa, el valor absoluto hallado es de todas maneras
el correcto, por cuanto el signo negativo
únicamente nos indica que el sentido
supuesto no era el apropiado.
Ley de las intensidades: las corrientes
que llegan a un nodo son iguales a las
que salen del mismo.
ΣI
que entran
= Σ I
que salen
Para la aplicación de esta ley es conveniente tener en cuenta los siguientes
aspectos:
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Es necesario tener circuitos en paralelo
o mixtos, de manera que se establezcan
tantas trayectorias como ramas haya.
En el siguiente diagrama tenemos un
circuito con cuatro nodos (puntos donde
se bifurca la corriente) y tres trayectorias
(ramas). En él podemos observar claramente cómo las corrientes que llegan a
un nodo, son exactamente iguales a las
corrientes que salen del mismo.
Cada trayectoria se considera como un
circuito estrictamente serie, que parte de
la fuente y retorna a la misma.
nodo A: a él le llega
la It y salen del mismo
I1 e I2
A
I2
It
B
R1
I1
Et
It
nodo B: a él le llega
la I2 y salen del mismo I3 e I4
R2
I2
I3
D
Trayectorias: la primera con R1, la segunda con R2 y R3 y la tercera R2 y R4.
Se establece un sistema de ecuaciones
de primer grado, con una ecuación por
cada trayectoria, basándose en la ley de
las tensiones:
• primera trayectoria: Et = I1R1
• segunda trayectoria: Et = I2R2 x I3R3
• tercera trayectoria: Et = I2R2 x I4R4
Se han formulado tres ecuaciones, pero
se tienen cuatro incógnitas (el número de
incógnitas debe ser igual al número de
ecuaciones), por lo cual debe eliminarse
alguna de ellas, en base a las siguientes
igualdades que se obtienen aplicando la
ley de las intensidades:
It = I1 + I2
I2 = I3 + I4
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
R3
C
I4
R4
nodo C: a él le llegan I3 e I4 y sale del
mismo I2
nodo D: a él le llegan
I1 e I2 y sale del mismo la It
Luego se van averiguando los valores
de las intensidades (parciales y total),
aplicando cualesquiera de los sistemas
que se conocen para la solución de ecuaciones simultáneas de primer grado, con
dos o más incógnitas.
Las dos leyes de Kirchhoff se aplican simultáneamente, es necesario identificar
las diferentes intensidades y finalmente
es necesario conocer los valores de las
resistencias.
POTENCIA: La potencia total (Pt) en los
circuitos serie-paralelos es igual a la sumatoria de todas las potencias parciales,
porque se ha visto anteriormente que
tanto en los circuitos serie, como en los
circuitos paralelo, la potencia total es la
suma de las potencias parciales:
Pt = P1 + P2 + P3 +... Pn
49
EJERCICIOS DE APLICACIÓN CON CIRCUITOS MIXTOS
1. Averigua la Rt del siguiente circuito.
R1
R4
10Ω
R2
10Ω
R3
15Ω
20Ω
R5
30Ω
R6
15Ω
R7
20Ω
R8
20Ω
Rt = ?
Examinando el circuito vemos que R2 y R3 están únicamente en serie, R5 con R6
y R7 con R8 están solamente en paralelo, de manera que podemos comenzar con
cualesquiera de los tres. A manera de ejemplo sigamos un proceso.
Después de obtener las tres resistencias equivalentes, el circuito
quedará como sigue:
R2-3
R2-3
R5-6
R5-6
R5-6
R7-8
R7-8
=
=
=
=
=
=
=
10Ω + 15Ω
25Ω
30Ω x 15Ω /(30Ω + 15Ω)
450Ω / 45Ω
10Ω
20Ω / 2
10Ω
Rt
20Ω
R1
R4
=?
R7-8
10Ω
R4-5-6-7-8
40Ω
R1
Rt
=?
R2-3
25Ω
10Ω
La resistencia equivalente de R2-3 y R4-5-6-7-8 será:
50
10Ω
25Ω
R2-3
El esquema del lado muestra el valor de la resistencia equivalente.
R2-3-4-5-6-7-8 = 25Ω x 40Ω / (25Ω + 40Ω)
R2-3-4-5-6-7-8 = 1.000Ω / 65Ω
R2-3-4-5-6-7-8 = 15,38Ω
R5-6
10Ω
La resistencia equivalente de R4,
R5-6 y R7-8:
R4-5-6-7-8 = 20Ω+ 10Ω + 10Ω
R4-5-6-7-8 = 40Ω
10Ω
R1
Rt
=?
R2-3-4-5-6-7-8
15,38Ω
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Finalmente la Rt del circuito será:
2. Averigua la R6, I2, E5 y P3 en
el siguiente circuito.
Con base en la información
que se encuentra en el circuito,
existen muchas formas de averiguar los datos solicitados. Lo
importante es seguir un proceso
lógico.
I1 = P1 / E1
I1 = 10W / 5V
I1 = 2A
Rt = 10Ω + 15,38Ω
Rt = 25,38Ω
5V
10W
300mA
R1
30Ω
20Ω
R5
R4
R6
6V
R2
800mA
R3
E5 = 15V - 6V
E5 = 9V
I1 = I2
I2 = 2A
R6 = E6 / I6
R6 = 6V / 0,3A
R6 = 20Ω E2 = I2 x R2
I3 = I4 + I5-6
E2 = 2A x 20Ω E2 = 40V
I4 = I3 - I5-6
I4 = 800mA - 300mA
I4 = 500mA
E1-2
E1-2
E1-2
E1-2
E4 = I4 x R4
E4 = 0,5A x 30Ω E4 = 15V
E4 = E5-6
E5-6 = 15V
E5-6 = E5 + E6
=
=
=
=
E1 + E2
5V + 40V
45V
E4 + E3
E3 = E1-2 - E4
E3 = 45V - 15V
E3 = 30V
P3 = I3 x E3
P3 = 0,8A x 30V
P3 = 24W
E5 = E5-6 - E6
3. Averigua la Et, R4, R3 y R1 teniendo los siguientes datos:
It = 0,5A
R2-3 = 60Ω
I2 = 100mA
I4 = 250mA
P5 = 1,25W
P1 = 2,5W
I1 = It = 0,5A
R1
R1
R1
R1
=
=
=
=
P1 / (I1)2
2,5W / (0,5A)2
2,5W / 0,25A2
10Ω
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
R1
R4
R2
R3
R5
51
I4 = I5 = 0,25A
I1 = I2 + I3 + I4-5
I3 = I1 - I2 - I4-5
I3 = 0,5A - 0,1A - 0,25A
I3 = 0,15A
E4 = E4-5 - E5
E4 = 15V - 5V
E4 = 10V
R4 = E4 / I4
R4 = 10V / 0,25A
R4 = 40 Ω
I2-3 = I1 - I4-5
E2-3 = I2-3 x R2-3
E2-3 = 0,25A x 60Ω E2-3 = 15V
E2 = E3 = 15V
R3 = E3 / I3
R3 = 15V / 0,15A
R3 = 100Ω
E5 = P5 / I5
E5 = 1,25W / 0,25A
E5 = 5V
E4-5 = E2-3 = 15V
E4-5 = E4 + E5
R4-5
R4-5
R4-5
R4-5
=
=
=
=
E4-5 / I4-5
15V / 0,25A
60 Ω
R2-3 = 60 Ω
R2-3-4-5 = R2-3 / 2
R2-3-4-5 = 60 Ω / 2
R2-3-4-5 = 30 Ω
Rt = R1 + R2-3-4-5
Rt = 10 Ω + 30 Ω
Rt = 40 Ω
Et = It x Rt
Et = 0,5A x 40 Ω
Et = 20V
4. Averigua la It, I1, I2, I3 e I4 si tenemos
los siguientes datos:
R1 = 10 Ω
R2 = 15 Ω
R3 = 30 Ω
R4 = 40 Ω
Et = 120V
R1
Et
R2
R3
R4
El presente circuito puede solucionarse
mediante circuitos equivalentes y la ley
de ohm, sin embargo resolvámoslo aplicando las leyes de Kirchhoff.
Establecemos las trayectorias:
• primera trayectoria compuesta por
R1, R2 y R4
• segunda trayectoria compuesta por
R1, R3 y R4
52
Formamos un sistema de ecuaciones:
Et = R1 x I1 + R2 x I2 + R4 x I4
Et = R1 x I1 + R3 x I3 + R4 x I4
Empleando la ley de las intensidades,
establecemos algunas igualdades para
reducir el número de incógnitas:
I1 = I2 + I3
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
I3 = I1 - I2
I4 = I1
Sustituímos I3 e I4 en el sistema de
ecuaciones:
Et = R1 x I1 + R2 x I2 + R4 x I1
Et = R1 x I1 + R3 x (I1 - I2) + R4 x I1
Sustituímos el valor de las resistencias
en las dos ecuaciones:
120V = 10Ω I1+15Ω I2+40Ω I1
120V = 10Ω I1+30Ω (I1-I2)+40Ω I1
Resolvemos las operaciones y reducimos
términos:
120V = 50Ω I1 + 15Ω I2
120V = 80Ω I1 - 30Ω I2
Resolvemos el sistema de ecuaciones por
sumas y restas:
240V = 100Ω I1 + 30Ω I2
120V = 80Ω I1 - 30Ω I2
360V = 180Ω I1
//
I1 = 360V / 180Ω
I1 = 2A
Retomamos la primera ecuación:
120V = 50Ω I1 + 15Ω I2
120V = 50Ω 2A + 15Ω I2
120V = 100V + 15Ω I2
15Ω I2 = 20V
I2 = 20V / 15Ω
I2 = 1,33A
Con los valores hallados averiguamos
las otras incógnitas:
I1 = I4 = It = 2A
I3 = I1 - I2
I3 = 2A - 1,33A
I3 = 0,67A
5. Averigua en el siguiente circuito la
It, I1, I2, I3, I4, I5 e I6 teniendo los
siguientes datos:
R1
R2
R3
R4
=
=
=
=
40
20
15
20
Ω
Ω
Ω
Ω
R5 = 30 Ω
R6 = 20 Ω
Et = 100V
R1
R2
R3
R4
Et
R5
R6
Establecemos tres posibles trayectorias:
primera trayectoria: R1, R2 y R5
segunda trayectoria: R1, R2, R4 y R6
tercera trayectoria: R1, R3 y R6
Formamos un sistema de ecuaciones:
R1I1 + R2I2 + R5I5 = Et
R1I1 + R2I2 + R4I4 + R6I6 = Et
R1I1 + R3I3 + R6I6 = Et
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Establecemos las igualdades para reducir el número de incógnitas:
It = I1
I1 = I2 + I3
It = I5 + I6
I3 = I1 - I2
I1 = I5 + I6
I2 = I4 + I5
I6 = I1 - I5
I4 = I2 - I5
53
Sustituímos para reducir el número de incógnitas en el sistema de ecuaciones:
R1 I1 + R2 I2 + R5 I5 = Et
R1 I1 + R2 I2 + R4 (I2 - I5) + R6 (I1 - I5) = Et
R1 I1 + R3 (I1 - I2) + R6 (I1 - I5) = Et
Sustituímos con los valores conocidos en las ecuaciones:
40Ω I1 + 20Ω I2 + 30Ω I5 = 100V
40Ω I1 + 20Ω I2 + 20Ω (I2 - I5) + 20Ω (I1 - I5) = 100V
40Ω I1 + 15 (I1 - I2) + 20Ω (I1 - I5) = 100V
Resolvemos las operaciones indicadas y simplificamos:
(1) 40Ω I1 + 20Ω I2 + 30Ω I5 = 100V
(2) 60Ω I1 + 40Ω I2 - 40Ω I5 = 100V
(3) 75Ω I1 - 15Ω I2 - 20Ω I5 = 100V
Resolvemos el sistema de ecuaciones:
(1) 40Ω I1 + 20Ω I2 + 30Ω I5 = 100V (x -2)
(2) 60Ω I1 + 40Ω I2 - 40Ω I5 = 100V
(1a) -80Ω I1 - 40Ω I2 - 60Ω I5 = -200V
(2) 60Ω I1 + 40Ω I2 - 40Ω I5 = 100V
(4) -20Ω I1
//
- 100Ω I5 = -100V
(2) 60Ω I1 + 40Ω I2 - 40Ω I5 = 100V (x 3)
(3) 75Ω I1 - 15Ω I2 - 20Ω I5 = 100V (x 8)
(2a) 180Ω I1 + 120Ω I2 - 120Ω I5 = 300V
(3a) 600Ω I1 - 120Ω I2 - 160Ω I5 = 800V
(5) 780Ω I1
//
- 280Ω I5 = 1100V
(4) -20Ω I1 - 100Ω I5 = - 100V (x 14)
(5) 780Ω I1 - 280Ω I5 = 1100V (x -5)
(4a) -280Ω I1 - 1400Ω I5 = -1400V
(5a) -3900Ω I1 + 1400Ω I5 = -5500V
-4180Ω I1
//
= -6900V
I1 = 6900V / 4180Ω
I1 = 1,65A
54
4180Ω I1 = 6900V
It = I1 = 1,65A
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
(4)
-20Ω I1 - 100Ω I5 = -100V
Sustituyendo el valor de I1:
-20Ω x 1,65A - 100Ω I5 = -100V
-33V - 100Ω I5 = -100V
- 100Ω I5 = -67V
100Ω I5 = 67V
I5 = 67V / 100Ω
I5 = 0,67A
(1)
40Ω I1 + 20Ω I2 + 30Ω I5 = 100V
Sustituyendo los valores de I1 e I5:
40Ω x 1,65A + 20Ω I2 + 30Ω x 0,67A = 100V
66V + 20Ω I2 + 20,1V = 100V
20Ω I2 = 13,9V
I2 = 13,9V / 20Ω
I2 = 0,695A
Sustituyendo los valores hallados en las igualdades establecidas, de acuerdo a la
ley de las intensidades, podemos averiguar las intensidades faltantes:
I3 = I1 - I2
I3 = 1,65A - 0,695A
I3 = 0,955A
I4 = I2 - I5
I4 = 0,695A - 0,67A
I4 = 0,025A
I6 = I1 - I5
I6 = 1,65A - 0,67A
I6 = 0,98A
Tomando en cuenta lo visto hasta el momento resuelve los siguientes ejercicios,
pero es recomendable que uses varios procesos y no uno sólo.
CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
55
6. Averigua la I2, I4, E1, E6, P3, P5 y Pt en
el siguiente circuito.
R3
R1
R2
8. Averigua la R1, R2, R6, Rt, I3, I4, I5, y
P6 en el siguiente circuito.
R5
R1
R6
R4
R2
R3
R5
R6
R4
Datos:
R1 = 100Ω
R2 = 150Ω
R3 = 100Ω
R4
R5
R6
It
= 300Ω
= 140Ω
= 60Ω
= 1,5A
7. Averigua la R3, R4, R5, P2, P4 e It en el
siguiente circuito.
Datos:
Et = 120V
E3 = 40V
R3 = 200Ω
R4 = 350Ω
R5 = 150Ω
I1 = 800mA
Pt = 180W
P4-5 = 4,2W
9. Averigua la P2, P3, Pt, It, E1 y E4 en el
siguiente circuito.
R4
R1
R5
R3
R2
R6 = 500Ω
I2 = 0,1A
I3 = 500mA
P6 = 5W
10. Averigua la I1, I2, I3, It, E1, E2, E4 y
P4 en el siguiente circuito.
Datos:
R1
R2
R4
56
R3
E2
R2
E1
R6
Datos:
Et = 120V
E4 = 30V
R1 = 100Ω
R1
Et = 160V
R1 = 50Ω
R2 = 200Ω
R3 = 300Ω
R4 = 150Ω
E3
R3
Datos:
R1 = 138Ω
R2 = 158Ω
R3 = 136Ω
R4
R4 = 168Ω
E1 = 110V
E2 = 50V
E3 = 30V
11. Averigua la Rt, E3, P4, I1, I2, I3, I4 e
I5 en el siguiente circuito.
R2
R1
R3
R4
R5
Datos:
Et = 130V
R1 = 50Ω
R2 = 100Ω
R3 = 200Ω
R4 = 40Ω
R5 = 200Ω
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
LO 3
U
T
I
CAP
INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
MAGNETISMO: es la propiedad que
tienen ciertos cuerpos, llamados imanes,
de atraer el hierro y algunos metales.
Imanes naturales: cuerpos que tienen
propiedades magnéticas por su misma
naturaleza (magnetita).
Imanes artificiales: metales que adquieren propiedades magnéticas por
contacto con un imán o por acción de
la corriente eléctrica.
• Temporales: si las propiedades magnéticas adquiridas duran poco tiempo,
como en el caso del hierro dulce.
• Permanentes: si la propiedad magnética adquirida dura mucho tiempo,
como en algunos aceros especiales.
Los imanes artificiales pueden desmagnetizarse por medio de golpes, calor o
corriente alterna.
NATURALEZA DE LOS CUERPOS CON
RELACIÓN A UN IMÁN
Ferromagnéticos: materiales que pueden adquirir propiedades magnéticas
intensas, comparable con las que
puede adquirir el hierro.
Paramagnéticos: materiales que
pueden magnetizarse en forma muy
débil.
den ser imanados, y que son impermeables al flujo magnético.
PARTES DEL IMÁN
Polos: partes extremas del imán.
Norte: parte del imán que se orienta
hacia el norte magnético terrestre.
Sur: parte que se orienta hacia el sur
magnético terrestre.
Zona neutra: parte del imán que separa
el polo norte del polo sur. Es una zona
donde no se presenta ningún tipo de
magnetismo.
Líneas de fuerza: líneas magnéticas
invisibles que van del polo norte hacia
el polo sur del imán, sin cruzarse, y que
se van alejando progresivamente del
mismo. De ellas depende la intensidad
magnética de un imán.
Las líneas de fuerza pueden hacerse
visibles empleando limaduras de hierro
(espectro magnético).
Campo magnético: zona en la cual
se producen las líneas de fuerza y que
rodea el imán.
INTERACCIÓN QUE HAY ENTRE DOS
CAMPOS MAGNÉTICOS
Diamagnéticos: cuerpos que no pue-
Como las líneas de fuerza no se cruzan
y van del polo norte hacia el polo sur,
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
57
cuando se encuentran frente a frente
dos polos distintos se atraen, debido
a que las líneas de fuerza que siguen la
misma dirección se atraen y finalmente
se unen. Por el contrario, si se encuentran enfrentados dos polos iguales se
repelen, porque las líneas de fuerza, al
tener direcciones opuestas, se rechazan
y no pueden fusionarse.
ELECTROMAGNETISMO: ciencia
de espiral. Al circular la corriente por él
se genera un campo magnético similar
al de un imán.
La polaridad de dicho campo se reconoce mediante la regla de la mano
izquierda: si se cierra la mano izquierda
alrededor del solenoide, de manera que
los dedos que rodean el solenoide señalen la dirección de la corriente, el dedo
pulgar señalará el polo norte.
que estudia las relaciones entre el magnetismo y la corriente eléctrica.
CAMPO MAGNÉTICO ORIGINADO EN
UN CONDUCTOR POR LA D.C.
En todo conductor, a través del cual
circula corriente, se genera un campo
magnético circular. La intensidad de
este campo está dado por las líneas de
fuerza que se producen, así como por la
distancia que hay entre ellas.
El sentido de las líneas de fuerza se determina mediante la regla de la mano
izquierda: si se cierra la mano izquierda
alrededor de un conductor, de manera
que el pulgar señale la dirección del
flujo de la corriente continua, el campo
magnético que se origine alrededor del
conductor, tendrá la misma dirección
que indican los dedos que rodean el
conductor.
CAMPO MAGNÉTICO ORIGINADO EN
UN SOLENOIDE POR LA D.C.
Solenoide: conductor arrollado en forma
58
S
N
CAMPO MAGNÉTICO ORIGINADO
POR LA CORRIENTE ALTERNA
Como la corriente alterna varía constantemente en magnitud y sentido, también
el campo magnético generado en el
conductor y/o solenoide, por el cual
circula ésta, cambiará constantemente
en intensidad (magnitud) y sentido de
las líneas de fuerza.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA o
fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.)
Cuando se mueve un conductor a través
de un campo magnético, se genera o
induce una fuerza electromotriz (FEM)
en el conductor. La dirección de ésta
depende de la dirección del movimiento
del conductor, respecto a la dirección del
campo magnético, y se determina mediante la regla de la mano derecha:
si se coloca el pulgar, el índice y el dedo
medio formando ángulos rectos entre
sí, de modo que el pulgar nos señale
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
la dirección hacia donde se desplaza
el conductor, y el índice la dirección de
las líneas de fuerza, el dedo medio nos
señalará el sentido en el cual fluye la
fuerza electromotriz inducida.
tensión aplicada
f.c.e.m.
La magnitud de la fuerza electromotriz
inducida será:
• directamente proporcional a la intensidad del campo magnético;
• directamente proporcional a la longitud del conductor;
• directamente proporcional a la velocidad con que el conductor atraviesa
el campo magnético;
• proporcional a la dirección hacia donde se mueve el conductor:
- si el conductor se mueve formando
ángulo recto con respecto a la dirección del campo, la tensión (FEM)
es máxima;
- si el conductor se mueve paralelamente a la dirección del campo, no
se induce tensión.
De acuerdo con la ley de Lenz, un cambio en la corriente produce una tensión
cuya dirección es tal que se opone al
cambio de corriente, es decir, cuando
una corriente está disminuyendo, la tensión inducida tiene la misma dirección
de la corriente y trata de mantenerla en
su valor sin que disminuya; y si está en
aumento se produce un fenómeno similar, pero contrario, ya que la polaridad
de la tensión inducida es opuesta a la
dirección de la corriente, tratando de
evitar que ésta aumente.
De allí que la E aplicada y la E inducida
estarán siempre defasadas 180°, por lo
cual la acción de la E inducida es opuesta
a la acción aplicada, por la cual se llama
fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.).
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
AUTOINDUCCIÓN
Debido a una variación constante que se
produce en el campo magnético, el cual
se genera alrededor de un conductor,
cuando circula A.C. por él, puede considerarse que las líneas de fuerza cortan el
conductor, produciéndose un efecto similar al originado cuando el conductor se
mueve dentro de un campo magnético,
de manera que se genera o induce una
tensión en el mismo conductor, es decir
que se produce una autoinducción.
La autoinducción es directamente proporcional a la frecuencia e intensidad.
INDUCCIÓN MUTUA
La inducción de la E en una bobina, por
acción de las líneas de fuerza generadas
por otra bobina, recibe el nombre de
inducción mutua.
La bobina que genera las líneas de fuerza se llama primario, y aquella en la
cual se induce la E se llama secundario
(muy usado en los transformadores).
La magnitud de la tensión inducida
depende de:
• posición relativa de las dos bobinas
• número de espiras que tengan las
bobinas:
59
- si el secundario tiene menor número de espiras que el primario, la E
inducida será menor;
- si el secundario tiene mayor número de espiras que el primario, la E
inducida será mayor.
INDUCTANCIA (L): propiedad de un
circuito eléctrico a oponerse a cualquier
cambio de la corriente en él.
Henrio (H): inductancia de un circuito
cerrado en el que se induce una tensión
de 1 voltio, cuando la corriente que circula por él, varía uniformemente a razón
de un amperio por segundo.
BOBINA: arrollamiento de alambre,
en forma de espiral, alrededor de un
núcleo. Es el componente que presenta
la mayor inductancia. Se compone de:
• Conductor: alambre sólido de cobre,
revestido con un aislamiento esmaltado, a través del cual puede circular
la corriente.
• Núcleo: elemento que se encuentra en
la parte interna de la bobina. Puede
ser de un material ferromagnético o
de un material aislante (en cuyo caso
solamente servirá como soporte o
formaleta para enrollar el alambre sin
adquirir propiedades magnéticas).
Si el núcleo puede moverse dentro de
la bobina, se obtiene una inductancia
variable (determinada por la posición
del núcleo).
mento ferromagnético, se intensifica
la inductancia por el reforzamiento o
suma de las líneas de fuerza producidas por la bobina.
• La sección transversal: cuanto mayor
es el área transversal, se tiene un mayor número de líneas de fuerza.
• La longitud: a mayor longitud le corresponde un flujo magnético menor.
En las espiras:
• Cuantas más espiras tiene una bobina,
produce mayor inductancia.
• Así mismo, si las espiras están muy
cercanas, la inductancia es mayor.
Las relaciones relativas al núcleo y a las
espiras se expresan matemáticamente
con la siguiente ecuación:
L=
0,4 π N2 µ A
l
L: inductancia de la bobina
N: número de espiras
µ: permeabilidad magnética
A: área transversal del núcleo
l : longitud del núcleo
La intensidad de la corriente:
Cuanta más corriente circule por la bobina se obtendrá un campo magnético
mucho más fuerte.
FACTORES QUE AFECTAN LA INDUCTANCIA DE UNA BOBINA
Si el flujo magnético del núcleo llega al
límite máximo, se dice que el núcleo se
ha saturado.
En el núcleo:
INDUCTANCIA PURA
• El material del cual está hecho afecta
la inductancia, porque si es un ele-
Es aquella que se considera sólo como
inductancia, sin ninguna resistencia.
60
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
E
270°
90°
I
al limitar el flujo de corriente. Por este
motivo, la oposición que presenta una
inductancia al paso de corriente alterna
se llama reactancia inductiva, y se
expresa en ohmios.
La XL, expresada en ohmios, se calcula
con la siguiente expresión matemática:
XL = 2πfL
2πf : rapidez de cambio de la corriente
L
En una resistencia la tensión y la intensidad están en fase (sus valores máximos se
producen al mismo tiempo), mientras que
el efecto inductivo que se produce en una
bobina, considerada como una inductancia pura, provoca un defasamiento
de atraso de 90° de la corriente con
respecto a la tensión. La diferencia de
fase máxima entre las dos magnitudes va
disminuyendo a medida que aumenta la
resistencia de la bobina.
90°
E
180°
I
REACTANCIA INDUCTIVA (XL)
En un circuito de A.C. que sólo tiene inductancias, la cantidad de corriente que
fluye, está determinada por la f.c.e.m.,
la cual contrarresta la tensión aplicada,
comportándose como una resistencia,
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
: inductancia expresada en henrios
Como el único factor que limita el flujo
de corriente, en un circuito puramente
inductivo, es la reactancia inductiva, se
puede aplicar la ley de ohm:
I = E / XL
Debemos tener presente que un determinado valor de reactancia inductiva se
aplica únicamente para una frecuencia
específica, de tal manera que si se
altera dicha frecuencia, también
quedará alterada la reactancia
inductiva, razón por la cual un mismo
circuito puede tener mayor o menor
inductancia.
CAPACITANCIA (C): cuya unidad es
el faradio, es la propiedad de un circuito
eléctrico para almacenar energía eléctrica mediante un campo electrostático,
para liberarlo posteriormente.
Faradio (F): capacidad que tienen dos
placas separadas de almacenar una
corriente de 1 columbio, cuando se les
aplica una tensión de 1 voltio.
Como el faradio representa una capacidad de almacenamiento muy grande,
normalmente se usan submúltiplos
microfaradio (µF) = 0,000001 F
= 10-6 F
61
nanofaradio (nF) = 0,000000001 F
= 10-9 F
picofaradio (pF) = 0,000000000001F
= 10-12 F
CONDENSADORES O CAPACITORES
Son elementos que introducen capacitancia en un circuito. Existirá un capacitor siempre que un material aislante,
separe dos conductores que tengan una
diferencia de potencial entre sí.
Los capacitores están conformados por
dos placas y un material aislante o dieléctrico.
Según la aplicación y las condiciones
del circuito, existen diferentes tipos de
condensadores:
condensadores fijos: se fabrican en
una gran variedad de materiales, formas, tamaños y dieléctricos. Los hay en
forma de disco, cilíndricos, cerámicos,
electrolíticos (son los de mayor capacidad y pueden obtenerse con capacidades hasta de miles de microfaradios),
para D.C., para A.C., etc.
condensadores variables: generalmente de muy baja capacitancia, tienen
placas móviles que permiten ir variando
su capacitancia. Algunos de estos capacitores tienen como dieléctrico el aire,
mientras otros usan mica.
Símbolos más usados
62
FIJO
FIJO
VARIABLE
ELECTROLÍTICO
FACTORES QUE AFECTAN LOS VALORES DE CAPACITANCIA
Área de las placas (A): la superficie
de las placas y la capacitancia son
directamente proporcionales, es decir
que a mayor área se produce mayor
capacitancia.
Distancia entre placas (d): la intensidad de las líneas de fuerza electrostáticas, es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre placas
del capacitor.
Dieléctrico ó material aislante: puede ser aire, vidrio, papel, etc. El valor
que tiene cada uno de estos materiales
recibe el nombre de constante dieléctrica (k).
Estos tres factores se expresan mediante
la siguiente ecuación:
C=k
A
d
CAPACITANCIA PURA
Es aquella que se considera sólo como
capacitancia, sin ninguna resistencia.
En una resistencia la tensión y la intensidad están en fase.
E
90°
270°
I
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
El efecto capacitivo que se produce en un
condensador, considerado como capacitancia pura, provoca un defasamiento
de adelanto de 90° de la corriente
con respecto a la tensión. Este defasaje máximo entre las dos magnitudes
va disminuyendo a medida que aumenta
la resistencia del capacitor.
REACTANCIA CAPACITIVA (XC)
Es la oposición que presentan las capacitancias al paso de la corriente alterna.
La XC se expresa en ohmios y se calcula
con la siguiente expresión:
XC =
1
2πfC
2πf: rapidez de cambio de la corriente
C : capacitancia expresada en faradios
90°
E
En un circuito capacitivo, al igual que en
los circuitos inductivos, puede aplicarse
la ley de ohm, con la correspondiente
adecuación:
I = E / XC
180°
I
Como la XC es inversamente proporcional a la frecuencia, cuando ésta
se altere, también se modificará la
corriente en proporción directa.
CIRCUITOS INDUCTIVOS Y CAPACITIVOS
CIRCUITOS PURAMENTE INDUCTIVOS
CIRCUITO EN SERIE
CIRCUITO EN PARALELO
Lt = L1 + L2 + ...Ln
1/Lt = 1/L1 + 1/L2 + ...1/Ln
L1
L2
L3
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
L1
L2
L3
63
CIRCUITOS PURAMENTE CAPACITIVOS
CIRCUITO EN SERIE
CIRCUITO EN PARALELO
1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + ...1/Cn
Ct = C1 +C2 + ...Cn
C1
C2
C3
C1
C2
C3
REQUISITOS MATEMÁTICOS PARA RESOLVER CIRCUITOS RL Y RC
En los circuitos con inductancias y capacitancias la intensidad y la tensión
se encuentran defasadas, razón por la
cual es necesario trabajar con vectores
y funciones trigonométricas.
Teorema de Pitágoras
Establece una relación entre los tres
lados de un triángulo rectángulo.
Se enuncia así: la hipotenusa (H) al
cuadrado es igual a la suma de los cuadrados de los catetos (C y c).
Su expresión matemática es:
H =C +c
2
2
2
Funciones trigonométricas
Función trigonométrica es la relación
que se establece entre catetos, o entre
un cateto y la hipotenusa, en función
de los ángulos agudos de un triángulo
rectángulo. Está dada por un valor numérico.
64
B
β
α
C
A
SENO: relación entre el cateto opuesto
y la hipotenusa. Su valor numérico está
entre 0 y 1.
Sen α =
BC
AB
Sen β =
AC
AB
COSENO: relación entre el cateto adyacente y la hipotenusa. Su valor numérico
está entre 1 y 0. En la práctica es la que
más se usa.
Cos α =
AC
AB
Cos β =
BC
AB
TANGENTE: relación entre el cateto
opuesto y el cateto adyacente. Su valor
numérico no tiene limitaciones.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Tan α =
BC
AC
Tan β =
AC
BC
CIRCUITO RL:
es el circuito que
está compuesto por resistencias e inductancias.
Las relaciones de fase (entre intensidad
y tensión) en los componentes resistivos,
será muy distinta a las que hay entre los
elementos inductivos, afectando estas
diferencias el funcionamiento general
del circuito.
En estos circuitos, tanto la resistencia
como la reactancia inductiva se oponen
al flujo de corriente. El efecto combinado
de ambas es lo que se denomina impedancia (Z) del circuito, que se mide
en ohmios.
Cuando se aplica la ley de ohm es necesario ver si es una resistencia, una
reactancia o una impedancia.
CIRCUITO RL EN SERIE
Estos circuitos pueden estar conformado
por una o más resistencias y por una o
más inductancias, por lo cual, primero
hay que reducir todas las resistencias a
una sola resistencia, y todas las inductancias también a una sola inductancia.
L1 = 200mH
L2 =
300mH
0,19A
120V
60Hz
R1
0,19A
= 400 Ω
R2
= 200 Ω
Intensidad: Por ser un circuito serie,
la intensidad será la misma en todo el
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
circuito, exactamente como si se tratara
de un circuito puramente resistivo:
It = IL1 = IL2 =... ILn = IR1 = IR2 =... IRn
Tensión: En un circuito puramente resistivo la tensión total es igual a la suma
algebraica de las tensiones parciales.
En cambio en un circuito RL en serie, la
tensión total es igual a la suma vectorial de las tensiones parciales (ER y EL),
representadas por vectores y defasadas
entre sí 90°.
EL = 60V
Et = ?
ER
= 80V
Representación vectorial del circuito
EL = 60V
Et
=
?
Φ
It
EL = 60V
ER = 80V
Como la tensión total es la hipotenusa
del triángulo rectángulo, aplicamos el
teorema de Pitágoras para averiguar su
correspondiente valor:
Et = √(EL)2 + (ER)2
Et = √(60V)2 + (80V)2
Et = √10.000V2
Et = 100V
65
Así como la EL y la ER están defasadas
90°, también podemos averiguar el
ángulo de defasaje entre la It y la Et,
porque la ER y la It están en fase, y por
consiguiente los dos vectores son coincidentes.
Aplicando las funciones vistas anteriormente tendremos:
cateto adyacente (ER)
Cos Φ =
hipotenusa (Et)
Cos Φ = 80V / 100V
Cos Φ = 0,8
∠ Φ = 36,87° = 36° 52’
El defasaje entre la Et y la I del circuito,
que es igual a la intensidad total, es de
36° 52’.
Impedancia (Z): Es la oposición de todo
el circuito (resistencias e inductancias) al
flujo de corriente, equivalente a la Rt, en
un circuito puramente resistivo.
En un circuito puramente resistivo, la
resistencia es igual a la suma algebraica
de las resistencias parciales.
En el circuito RL en serie, la I es la misma para la R y la L, mientras que la XL
está adelantada 90° con respecto a la
ER, por lo cual se asume que la XL está
adelantada 90° a la R.
XL = 50 Ω
Z=?
R
66
= 100 Ω
Por consiguiente para calcular la Z se
deben sumar vectorialmente los valores
de la XL y la R, tal como se hizo para
averiguar la Et.
XL = 50 Ω
Z
=
?
Φ
XL = 50 Ω
R = 100 Ω
It
Z = √(XL)2 + R2
Z = √(50Ω)2 + (100Ω)2
Z = √12.500 Ω2
Z = 111,80Ω
De la misma forma averiguamos el ángulo de defasaje o cos Φ.
Cos Φ =
cateto adyacente (R)
hipotenusa (Z)
Cos Φ = 100 Ω / 111,80 Ω
Cos Φ = 0,894454
∠ Φ = 26,56° = 26° 34’
Frecuencia (f): Como la XL varía con la
frecuencia, también el valor relativo
de la Z se afecta, y un mismo circuito
tendrá propiedades distintas, variando
únicamente la frecuencia: cuanto más
baja sea la frecuencia, el circuito se
comporta como un circuito puramente
resistivo, y cuanto más alta sea ésta, se
comporta como un circuito puramente
inductivo.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CIRCUITO RL EN PARALELO
Circuito en el cual se tienen una o más inductancias y una o más resistencias. Sin
embargo antes de realizar cualquier cálculo, es necesario que se reduzca el circuito
hasta obtener una sola inductancia y una sola resistencia.
L1
L2
R1
Tensión: como en los circuitos puramente resistivos, la tensión es la misma
en la fuente y en cada una de las ramas,
sean inductivas o resistivas :
Et = EL1 = EL2 =... ELn = ER1 = ER2 =... ERn
120V
120V
120V
L1-2
R2
R1-2
It
120V
IL= 0,3A
IR = 0,4A
La intensidad total (It) es igual a la suma
vectorial de las intensidades parciales,
por cuanto están defasadas 90°. Como
la E es la misma en la fuente y en las
ramas, la Et estará en fase con la IR y a
su vez adelantada 90° a la IL, porque la
IR está adelantada 90° a la IL.
Cuando se aplique la ley de ohm:
Et = It Z
EL = IL XL
ER = IR R
IL
Intensidad: por ser un circuito en
paralelo, las intensidades parciales (IL e
IR) que circulan por las ramas inductiva
y resistiva son independientes, y pueden
o no ser iguales, dependiendo de los
valores que tengan la XL y la R, según
la ley de ohm.
IL = EL / XL IR = ER / R
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
IL
IR
It =
?
Φ
Et
Aplicando el teorema de Pitágoras podemos averiguar la It:
67
It = √(IL)2 + (IR)2
It = √(0,3A)2 + (0,4A)2
valor se calcula empleando procesos
similares a los empleados en circuitos
resistivos con sólo dos resistencias.
It = √0,25A2
It = 0,5A
Z=
La It también se puede averiguar aplicando la ley de ohm:
It = Et / Z
Pero como XL + R es una suma vectorial, al aplicar el teorema de pitágoras,
se obtiene la siguiente expresión para
averiguar la Z:
El ángulo de defasaje entre la It y la Et,
en función de la IR, se averigua mediante
la función coseno:
Z=
cateto adyacente (IR)
Cos Φ =
hipotenusa (It)
Z=
Cos Φ = 0,4 A / 0,5 A
Z=
Cos Φ = 0,8
∠ Φ = 36,87° = 36° 52’
Z=
El ángulo de defasaje entre la It y la Et
estará entre 0° y 90°, dependiendo de
cual de las ramas absorbe más corriente: si la corriente es mayor en la rama
inductiva se acercará a 90°, de lo contrario a 0°. Sin embargo cuando una de
las corrientes es 10 veces mayor que la
otra, únicamente se toma en cuenta la
mayor.
Impedancia (Z): es la oposición total
que presentan al flujo de corriente las
inductancias (XL) y resistencias (R). Su
XL R
(XL + R)
Z=
Z=
XL R
√(XL + R)
XL R
√(XL)2 + R2
400Ω + 300Ω
√(400Ω)2 + (300Ω)2
120.000Ω2
√160.000Ω2 + 90.000Ω2
120.000Ω2
√250.000Ω2
120.000Ω2
500Ω
Z = 240Ω
Para averiguar el ángulo de defasaje
entre la intensidad y la tensión, en función de los componentes resistivos del
circuito, se sigue el siguiente proceso:
Recordemos que:
XL= 400 Ω
IR = E / R
R = 300 Ω
It = E / Z
Cos Φ = IR / It
Sustituyendo en la función cos Φ:
68
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Cos Φ =
It = Et / Z
E/R
E/Z
Cos Φ = Z / R
Cos Φ = 240Ω / 300Ω
Cos Φ = 0,8
∠ Φ = 36,87° = 36°52’
Como se conocen las diferentes magnitudes, se puede aplicar la ley de ohm
para averiguar la intensidad total y la
impedancia:
Z = Et / It
Frecuencia (f): Los efectos que produce el cambio de frecuencia en un
circuito RL en paralelo, son diferentes a
los efectos que se producen en un circuito RL en serie, ya que el aumento de
la frecuencia produce un incremento en
la XL, haciendo más resistivo el circuito,
y una disminución de la frecuencia lo
hace más inductivo, de tal manera que
a medida que aumenta la frecuencia
disminuye el ángulo de defasaje.
CIRCUITO RC: circuito compuesto por resistencias y capacitancias.
CIRCUITO RC EN SERIE
Un circuito RC en serie puede estar
conformado por una o más resistencias
y por una o más capacitancias.
Intensidad: Por ser un circuito serie,
la intensidad es la misma en todo el
circuito, exactamente como si se tratara
de un circuito puramente resistivo, o un
circuito RL en serie:
It = IC1 = IC2 =... ICn = IR1 = IR2 =... IRn
C1 = 1.000µF C2 =
2.200µF
0,04A
120V
60Hz
0,04A
R1 = 500Ω
R2 = 2.500Ω
Tensión: En un circuito RC en serie, la
tensión total es igual a la suma vectorial de las tensiones parciales (ER y EC),
representadas por vectores y defasadas
entre sí 90°. En cambio las tensiones
parciales se obtienen aplicando la ley
de ohm: ER = IR R y EC = IC XC.
Primero se obtiene una sola capacitancia
y una sola resistencia:
Ec = 100 V
Et = ?
C1-2 = 687,5µF
120V
60Hz
0,04A
ER = 120 V
0,04A
R1-2 = 3.000Ω
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
Para averiguar la Et primeramente se
grafica vectorialmente el circuito:
69
Como la corriente es la misma en las
resistencias y capacitancias, la ER estará
adelantada 90° a la EC.
E=
?
Z=
EC = 100V
?
XC = 75Ω
Φ
R = 100Ω
Φ
ER = 120V
EC = 100V
It
It
XC = 75Ω
Z = √(XC)2 + R2
Z = √(75Ω)2 + (100Ω)2
Et = √(EC)2 + (ER)2
Et = √(100V)2 + (120V)2
Et = √24.400V2
Et = 156,20V
El procedimiento para averiguar el
ángulo de defasaje entre la It y la Et es
exactamente igual al empleado en el
circuito RL en serie:
cateto adyacente (ER)
Cos Φ =
hipotenusa (Et)
Cos Φ = 120V / 156,20V
Cos Φ = 0,7682
∠ Φ = 39,80° = 39° 48’
Impedancia: Por ser un circuito serie,
la oposición total al flujo de corriente
estará dado por la suma vectorial de la
R y la Xc:
Xc = 75Ω
Z=?
R = 100Ω
Z = √15.625 Ω2
Z = 125Ω
El dasfase entre la intensidad y la
tensión total, en función de la impedancia y la resistencia, es igual a:
Cos Φ =
cateto adyacente (R)
hipotenusa (Z)
Cos Φ = 75Ω / 125Ω
Cos Φ = 0,6
∠ Φ = 53,13° = 53° 7’
CIRCUITO RC EN PARALELO
Un circuito RC en paralelo puede estar
conformado por una o más resistencias
y por una o más capacitancias. Sin
embargo, como ya se dijo al tratar los
circuitos RL en paralelo, antes de realizar
cualquier cálculo, es necesario que todas
las resistencias se reduzcan a una sola, y
todas las capacitancias a una sola.
Tensión: Por ser un circuito paralelo,
la tensión será la misma tanto en la
fuente como en las ramas capacitivas y
resistivas:
Et = EC1= EC2 =... ECn = ER1 = ER2 =... ERn
70
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
It = √(IC)2 + (IR)2
It = √(0,3A)2 + (0,4A)2
C = 32µF
120V
60Hz
120V
R = 300 Ω
120V
It = √0,25A2
It = 0,5A
El ángulo de defasaje entre la It y la Et,
en función de la IR:
Intensidad: como la corriente en la
rama resistiva está en fase con la Et,
mientras que la intensidad de la rama
capacitiva está 90° adelantada a la Et, se
puede afirmar que la IC está adelantada
90° a la IR.
Las intensidades parciales se obtienen
aplicando la ley de ohm:
IR = ER / R
IC = EC / XC
Cos Φ =
cateto adyacente (IR)
hipotenusa (It)
Cos Φ = 0,4A / 0,5A
Cos Φ = 0,8
∠ Φ = 36,87° = 36° 52’
Impedancia (Z): es la oposición total
que presentan al flujo de corriente tanto
la reactancia capacitiva (XC) como la
resistencia (R).
It
IC = 0,3A
IR = 0,4A
Xc = 150Ω
La intensidad total es igual a la suma
vectorial de las intensidades parciales
(IR e IC), representadas por vectores y
defasadas entre sí 90°:
Et
IR = 0,4A
Z=
Z=
It =
?
IC = 0,3A
Φ
IC = 0,3A
CAPÍTULO 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA
Z=
Z=
R = 200Ω
XC R
√(XC + R)
XC R
√(XC)2 + R2
150Ω x 200Ω
√(150Ω)2 + (200Ω)2
30.000Ω2
√22.500Ω2 + 40.000Ω2
71
Z=
Z=
30.000Ω2
El ángulo de defasaje entre la I y la E:
√62.500Ω2
Cos Φ = Z / R
Cos Φ = 120Ω / 200Ω
30.000Ω2
250Ω
Cos Φ = 0,6
Z = 120Ω
∠ Φ = 53,13° = 53° 7’
EJERCICIOS DE APLICACIÓN CON CIRCUITOS RL Y RC
L = 5H
1. En el circuito adjunto averiguar la It, las
tensiones parciales y el ángulo de defasaje
entre la tensión total y la intensidad.
2. Averiguar la IR2, la impedancia y la potencia efectiva del circuito.
120V
60Hz
R = 1.200Ω
350mH
120V
60Hz
R1
3. Averiguar la impedancia, la corriente de cada rama y la potencia
efectiva del circuito.
4. Averiguar en el circuito adjunto el valor
de la capacitancia, la intensidad y el
ángulo de defasaje.
5. Averiguar la impedancia, la corriente
de cada rama y la potencia efectiva
del circuito.
72
L2 =
L1 = 150mH
120V
60Hz
120V
60Hz
120V
60Hz
R2
= 40Ω
= 60Ω
L=100mH
R=100Ω
XC
= 82Ω
R
= 150Ω
C=16µF
R=500Ω
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
LO 4
U
T
I
CAP
CONDUCTORES Y DUCTOS
Todas las normas citadas tienen como referente el RETIE y el código NTC2050.
CONDUCTORES: son materiales, en
forma de hilo sólido (alambre) o cable
(compuesto por varios hilos muy delgados), a través de los cuales se desplaza
fácilmente la corriente eléctrica.
Los conductores más usados son de
cobre y deben tener baja resistencia
eléctrica, ser mecánicamente fuertes y
flexibles y llevar un aislamiento acorde
al uso que se le va a dar.
TIPOS DE CONDUCTORES
tos. Se usan para conectar electrodomésticos y lámparas.
Cable encauchetado: cuando dos o más
cables o alambres aislados vienen dentro
de otro aislamiento.
Los conductores más usados son:
Alambres: están formados solamente
por un hilo sólido.
Cables: formados por varios hilos sólidos más delgados, para darle mayor
flexibilidad.
Cable paralelo o duplex: conformado
por dos cables, los cuales se encuentran
pegados únicamente por sus aislamenCAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
Cable concéntrico:
cable parecido al
encauchetado, en el
cual las fases, debidamente aisladas y
trenzadas, están rodeadas por el neutro,
en forma de malla helicoidal, y ésta, a su
vez, está rodeada por otro aislamiento.
Actualmente se usa en las acometidas.
Coaxial: cable especialmente fabricado para conectar
las antenas de los
televisores.
Desoxigenado: cable usado para garantizar la transmisión de señales de audio. Los dos conductores son diferentes.
Se emplea para conectar los parlantes
al equipo de sonido.
73
Telefónico: conductores de calibres muy
pequeños (22, 24 y incluso 26) empleados para líneas telefónicas. Se parecen a
los cables encauchetados, porque dentro
de un aislamiento común se encuentran
varios alambres, desde un par hasta muchos pares, convenientemente aislados
y retorcidos en parejas.
Para redes y cableado estructurado:
conductores parecidos al cable telefónico. Deben ser N° 24 AWG y compuesto
por cuatro pares.
Polarizado: cable duplex en el cual uno
debe estar identificado. Se usan para
conectar parlantes.
Los cables y cordones flexibles usados
en instalaciones eléctricas deben cumplir con los requisitos establecidos en
la tabla 400-4 de la sección 400 de la
NTC 2050, siempre y cuando tales requisitos se refieran a la seguridad.
ROTULADO QUE DEBEN LLEVAR LOS CONDUCTORES
En el artículo 17º numeral 17.1.1,
del RETIE encontramos:
g. Rotulado. Los cables o alambres aislados, deben ser rotulados en forma
indeleble y legible, con la siguiente
información:
• Calibre del conductor en kcmil,
AWG o mm2.
• Material del conductor, únicamente
cuando es diferente al cobre.
• Razón social o marca registrada del
fabricante o comercializador.
• Tensión nominal.
• Tipo de aislamiento.
74
Dicho rotulado deberá cumplir con las
siguientes características:
• El rótulo se debe repetir a intervalos
no mayores de 63 cm.
• El rótulo se acepta en alto relieve o
impreso con tinta indeleble, también
se acepta en bajo relieve siempre y
cuando no se reduzca el espesor de
aislamiento por debajo del mínimo
establecido en este Reglamento.
CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES
En el artículo 17º numeral 17.1.4.
del RETIE encontramos:
Los cableados son clasificados como:
1 Clase AA: Utilizado para conductores
desnudos normalmente usados en líneas aéreas.
2 Clase A: Utilizado para conductores
a ser recubiertos con materiales impermeables, retardantes al calor y
para conductores desnudos donde
se requiere mayor flexibilidad que la
proporcionada por la clase AA.
3 Clase B: Utilizado para conductores
que van a ser aislados con materiales
tales como cauchos, papel, telas barnizadas y para conductores como los
indicados en la clase A pero que requieren mayor flexibilidad que la proporcionada por el cableado clase A.
4 Clases C y D: Para conductores donde
se requiere mayor flexibilidad que la
proporcionada por la clase B
Nota: El cableado clase B es el más utilizado.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTORES
El aislamiento de los conductores se
fabrica con materiales plásticos o termoplásticos. Para usos especiales, en
los cuales están sometidos a altas temperatura (como estufas, hornos, etc.) se
fabrican con asbesto, naylon o silicona,
para evitar que se dañen fácilmente.
Los aislamientos más usados en instalaciones residenciales son:
TW
: resistente a la humedad
TH
: resistente al calor
THW : resistente al calor (75ºC) y a la
humedad
THHN: resistente al calor (90º) y a la
abrasión
En el RETIE, encontramos:
11.4. Código de colores para conductores aislados.
Con el objeto de evitar accidentes por
errónea interpretación de los niveles de
tensión y unificar los criterios para instalaciones eléctricas, se debe cumplir el
código de colores para conductores establecido en la Tabla 13. Se tomará como
válida para determinar este requisito el
color propio del acabado exterior del
conductor o en su defecto, su marcación
debe hacerse en las partes visibles con
pintura, con cinta o rótulos adhesivos
del color respectivo. Este requisito es
también aplicable a los conductores
desnudos, como los barrajes.
Nota del autor: en la siguiente tabla
sólo consignamos lo que se usa normalmente en instalaciones residenciales.
CAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
SISTEMA
Φ
3Φ Y
TENSIONES
NOMINALES
(voltios)
120
208/120
CONDUCTO RES ACTIVOS
1 fase
2 hilos
3 fases
4 hilos
FASES
Negro
Amarillo
Azul
Rojo
NEUTRO
Blanco
Blanco
TIERRA DE
PROTECCIÓN
Desnudo
o verde
Desnudo
o verde
TIERRA
AISLADA
Verde o
Verde/
amarillo
Verde o
Verde/
amarillo
Puesta a tierra: el conductor de puesta
a tierra de los equipos se debe tener un
aislamiento de color verde contínuo o
un color verde contínuo con una o más
bandas amarillas.
CALIBRE DE LOS CONDUCTORES
Es la sección o área transversal que
tienen los conductores. Tiene relación
directa con la naturaleza y resistencia
de los conductores.
De acuerdo a la AWG el calibre de los
conductores se identifica mediante un
número: los números más altos corresponden a los conductores de un calibre
más delgado y los números más bajos
a los conductores de un calibre más
grueso.
En la siguiente tabla, que ha sido adaptada de las tablas 26, 27 y 31 del RETIE,
encontramos los requisitos para cables
de cobre suave, para cableados de clases
A, B, C y D.
El diámetro y la sección corresponden al
conductor desnudo.
75
CALIBRE DE LOS CONDUCTORES DE COBRE Y ESPESOR DEL AISLAMIENTO
(Tabla adaptada según las tablas 26, 27 y 31 del RETIE)
N° AWG
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
3
2
1
1/0
2/0
3/0
4/0
diámetro
en mm
0,50
0,64
0,81
1,02
1,29
1,63
2,05
2,59
3,26
4,11
5,19
5,83
6,54
7,33
8,25
9,27
10,40
11,68
sección
en mm2
espesor promedio
del aislamiento
TW-THW
en mm
THHN
en mm
0,20
0,32
0,52
0,82
1,31
2,08
0,76
0,38
3,31
0,76
0,38
5,26
0,76
0,51
8,37
1,14
0,76
13,30
1,52
0,76
21,15
1,52
1,02
26,70
1,52
1,02
33,63
1,52
1,02
42,41
2,03
1,27
53,51
2,03
1,27
67,44
2,03
1,27
85,03
2,03
1,27
107,22
2,03
1,27
R a 20°C
en Ω/Km
85,6
53,8
33,8
21,4
13,4
8,46
5,35
3,35
2,10
1,32
0,83
0,66
0,522
0,417
0,328
0,261
0,207
0,164
tipo de
conductor
alambre
alambre
alambre
alambre
alambre
alambre
alambre
alambre
alambre
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
y
y
y
y
y
y
y
y
y
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
cable
El diámetro y la sección dados es solamente del conductor, ya que el espesor del
aislamiento se da aparte, como puede observarse en la siguiente tabla.
CONDUCTOR MAS AISLAMIENTO
CONDUCTORES TW Y THW
N° AWG
DIÁMETRO
(en mm)
14
12
10
8
6
4
2
1/0
2/0
3,15
3,57
4,11
5,54
7,15
8,23
9,58
12,31
13,33
76
SECCIÓN
(en mm2)
7,80
10,00
13,30
24,10
40,20
53,20
72,00
119,00
140,00
Los conductores N° 10 AWG o menores
que van por ducto son de alambre sólido, y los conductores N° 6 o mayores
son del tipo cable. Cuando se usa el N°
8 puede ser cable o alambre.
El calibre más pequeño que se permite es el N° 14 AWG: los conductores
de circuitos ramales que alimenten a
cargas distintas de artefactos de cocina
... deben tener una capacidad suficiente
para las cargas conectadas y una sección
transversal no menor de 2,08 mm2 .
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CORRIENTE QUE PUEDEN CONDUCIR LOS CONDUCTORES
La cantidad de corriente que puede pasar por un conductor depende de su calibre y
de ciertas condiciones en su uso. La siguiente tabla sirve si pasan por el mismo ducto
hasta tres conductores.
CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE CORRIENTE EN LOS CONDUCTORES DE
COBRE AISLADO expresada en A y de 0 a 2000 V, a temperatura normal
(ver las tablas 310-16 y 310-17 de la NTC 2050)
POR DUCTO
CALIBRE
AWG
TW
THW
AL AIRE LIBRE
THHW
18
TW
THW
14
18
25
25
30
30
30
35
40
40
50
55
60
70
75
80
95
95
105
125
110
120
145
130
140
170
150
165
195
170
195
230
195
225
265
225
260
310
260
300
360
16
14
20
20
12
25
25
10
30
35
8
40
50
6
55
65
4
70
85
3
85
100
2
95
115
1
110
130
1/0
125
150
2/0
145
175
3/0
165
200
4/0
195
230
Si por el mismo ducto pasan cuatro
o más conductores, la capacidad de
conducción de los conductores disminuye (porque la temperatura interna en
el tubo aumenta proporcionalmente al
número de conductores), de acuerdo con
los factores de reducción expresados
en la tabla 310-19 de la NTC 2050, que
vemos a la derecha.
18
24
35
40
55
80
105
140
165
190
220
260
300
350
405
FACTOR DE
REDUCCIÓN
NÚMERO DE
CONDUCTORES
4
7
10
21
31
43
THHW
-
6
-
9
- 20
- 30
- 40
y más 0,80
0,70
0,50
0,45
0,40
0,35
FACTORES DE CORRECCIÓN PARA TEMPERATURAS MAYORES DE 30°C
(ver las tablas 310-16 y 310-17 de la NTC 2050)
TEMPERATURA
AMBIENTE (°C)
21
26
31
36
-
25
30
35
40
TW
THW
1,08 1,05
1,00 1,00
0,91 0,94
0,82 0,88
CAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
TEMPERATURA
AMBIENTE (°C)
41
46
51
56
-
TW
45
0,71
50
0,58
55
0,41
60
THW
0,82
0,75
0,67
0,58
77
CAÍDA DE TENSIÓN (∆E)
La caída de tensión es la disminución
de la diferencia de potencial a lo largo
de un conductor, por la resistencia que
tiene todo conductor.
Al aumentar la longitud de un conductor
se incrementa su resistencia, y por consiguiente también la caída de tensión,
de manera que también la capacidad
de conducción del conductor se verá
disminuida (ley de ohm).
Veamos cómo se puede averiguar la
caída de tensión de un conductor:
∆E = I x R
r = coeficiente de la resistencia de un
conductor de cobre en función de ρ
y S, para 1 Km.
L = longitud del conductor
Sustituyendo (2) en (1) se obtiene:
∆E = I r L / 1.000m
Tabla para averiguar el coeficiente r
Resistencia (r) en Ω/Km a 20°C
125,2110
103,2770
82,0610
61,2960
40,8152
30,6465
CALIBRE
COEFICIENTE
20,5127
10,4066
1/00,3224
2/00,2557
3/00,2028
4/00,1608
¿Qué caída de tensión se producirá en
un conductor N° 10 AWG de 180 m de
78
Para saber el calibre del conductor que
debe usarse es necesario averiguar el
coeficiente r.
En primer lugar averiguamos la I:
R = r L / 1.000m (2)
COEFICIENTE
Tenemos un motor trifásico de 7 HP y 208
V, el cual para funcionar correctamente
requiere mínimo 203 V. Si el punto más
cercano donde puede conectarse está a
90m, ¿cuál debe ser el calibre mínimo
del conductor de cobre usado?
∆E máxima = 208 V - 203 V = 5 V
(1)
Pero la R de un conductor es:
CALIBRE
longitud y por el cual circula una corriente de 25 A?
∆E = I r L / 1.000m
∆E = 25 A x 3,277 x 180m/1000m
∆E = 14,75 A
I = P/(√3 E x 0,8)
P = 7 HP x 746 W
P = 5.222 W
I = 5.222 W / (1,73 x 208 V x 0,8)
I = 18,14 A
Luego averiguamos la r:
∆E = I r L / 1.000m
r = ∆E x 1.000m / I L
r = 5 V x 1.000m / 18,14 A x 90 m
r = 3,0626
El calibre del conductor, correspondiente
al coeficiente 3,0626 es el N° 8 AWG
(como el coeficiente hallado no figura
en la tabla se elige el conductor correspondiente al coeficiente más cercano por
debajo, que en este caso es 2,0610).
Como vemos claramente, si no se hubiera tenido en cuenta la caída de tensión,
se habría seleccionado un conductor
de un calibre mucho menor, que según
tablas anteriores sería el N° 14 AWG.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CANALIZACIONES Y DUCTOS
CANALIZACIÓN: sistema diseñado y
empleado para contener los conductores, utilizando ductos o tuberías.
DUCTO: cuerpo cilíndrico y cerrado,
diseñado especialmente para que pasen
por su interior los conductores.
TUBOS METÁLICOS RÍGIDOS
Más conocidos como tubos conduit.
En instalaciones de baja tensión su uso
es cada vez más restringido, limitándose
a casos en los cuales existe la posibilidad
de daños mecánicos, o cuando esté expresamente indicado.
Los tubos metálicos tienen mayor resistencia mecánica, mejor conductividad
eléctrica y mayor resistencia térmica.
Para usarlos es conveniente tener en
cuenta los siguientes aspectos:
• La unión entre tubos y con las cajas,
debe hacerse con las correspondientes
uniones, terminales y contratuercas,
para que queden sólidamente unidos y
se garantice una buena conductividad
eléctrica, de modo que pueda servir
como conductor de puesta a tierra.
• Los extremos de los tubos deben estar
debidamente roscados, sin rebabas o
filos que pueden dañar el aislamiento
de los conductores.
TUBOS RÍGIDOS PVC
Tubos elaborados en material no metálico a base de policloruro de vinilo y deben
ser de color VERDE. Actualmente muy
usados en instalaciones residenciales.
CAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
CARACTERÍSTICAS SOBRESALIENTES
Peso liviano: más o menos seis veces
inferior al peso del conduit metálico.
Fácil instalación: el corte y curvado de
los tubos, en obra, es más fácil y no se
necesita roscarlos.
Resistente a la corrosión: no se producen problemas de oxidación en ambientes húmedos, y además es resistente
a los ácidos, productos alcalinos y al
agua salada.
Resistente al impacto: se han logrado
tubos que pueden soportar la caída de
objetos de hasta seis kilogramos de
peso, desde unos cuatro metros de altura, sin sufrir mayor daño.
Resistente al fuego: porque en su fabricación se deben emplear materiales
autoextinguibles, los cuales impiden la
propagación del fuego.
Fácil alambrado: por cuanto su superficie interior es totalmente lisa. Esto facilita
la introducción de los conductores, al
mismo tiempo que hay menos riesgo de
dañar los conductores en el proceso de
alambrado.
Seguridad: no sólo es un material no
conductor, sino que además es un magnífico aislante contra posibles descargas
eléctricas accidentales.
Economía: por los factores aludidos
anteriormente, y los aspectos que ellos
conllevan, en especial por el ahorro de
tiempo en la instalación y el poco mantenimiento que requieren.
79
ELECCIÓN Y MANEJO DE LA
TUBERÍA PVC
PVC liviano: se usa en lugares donde
no hay riesgos de daño mecánico, especialmente en las paredes.
PVC pesado: se utiliza en placas de concreto o donde hay posibilidad de daño
mecánico, como pueden ser los pisos.
90º
45º
CODO DE 90°
CODO DE 45°
Cuando se instalen en pisos hay que
ubicarlos a unos 46 cm de profundidad,
protegidos por una capa de concreto que
tenga por lo menos 5 cm de espesor.
En instalaciones residenciales, los ductos
deben ir incrustados o empotrados (salvo
casos especiales), teniendo la precaución
de que un tramo de canalización (espacio entre caja y caja) nunca tenga más
de tres codos de 90°.
Cuando por alguna razón especial es necesario usar tuberías a la vista o sobrepuesta, se debe usar tubería conduit.
El diámetro de los tubos tiene que estar
de acuerdo con el número de conductores que se introducirán en ellos.
Los ductos nunca deben tener un diámetro inferior a media pulgada.
Para telefonía, sonido, antenas de TV
y timbres se permite el uso de tuberías
menores de media pulgada, siempre y
cuando los conductores no ocupen más
del 40% del área total del ducto.
La tubería PVC debe emplearse con
sus correspondientes accesorios: codos
o curvas (se fabrican de 90° y 45° con
su correspondiente campana y espigo),
uniones, terminales, tuercas, adaptadores (hembra y macho), etc.
80
UNIÓN
ADAPTADOR
MACHO
ADAPTADOR
HEMBRA
Como este tipo de tuberías no es conductor, debe instalarse dentro de ellas
el conductor de puesta a tierra (es muy
común usar un conductor desnudo,
mínimo N° 14 AWG), que se conecta
sólidamente a todas las cajas de salida,
paso, distribución y también al tablero
de distribución.
Las siguientes tablas nos ayudarán a
elegir el tubo más correcto.
El diámetro interno de los tubos tiene
que estar de acuerdo con el número
de conductores que se introducirán en
ellos, ya que como lo indica la tabla C9
de la NTC 2050 el espacio interno de
ocupación en los ductos depende del
número de conductores: si se introduce
solamente un conductor, éste puede
ocupar hasta el 53% del espacio interno
del tubo; si se introducen dos conductores puede ocupar hasta el 31%; si se
introducen tres o más conductores puede
ocupar hasta el 40%.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
NÚMERO MÁXIMO DE CONDUCTORES THW EN TUBOS PVC
SCHEDULE 80 (Tabla C9 de la NTC 2050)
CALIBRE
AWG
DIÁMETRO DEL TUBO O DUCTO
1/2’’
3/4’’
1’’
1¼’’
1½’’
2’’
2½’’
14
4
8
13
12
3
6
10
10
2
5
8
8
1
3
5
6
1
1
3
4
1
1
3
3
1
2
2
1
1
1
1
1
1/0
1
1
2/0
1
1
3/0
1
4/0
23
19
15
9
7
5
4
3
2
1
1
1
1
32
26
20
12
9
7
4
3
2
1
1
1
1
55
44
34
20
16
12
10
8
6
5
4
3
3
79
63
49
29
22
17
14
12
8
7
6
5
4
El espacio interno de ocupación de los
ductos depende del número de conductores: si se introduce un conductor,
puede ocupar hasta el 53% del espacio
interno del tubo; si se introducen dos
conductores hasta el 31%; si se introducen tres o más conductores, hasta el
40% (Tabla 1 del Capítulo 9 de la NTC
2050)
La tabla que se encuentra al lado ayudará a elegir el tubo correcto.
UNIÓN DE LOS TUBOS PVC
Los tubos PVC deben unirse empleando
una soldadura líquida.
Antes de aplicar la soldadura se debe
probar la unión entre el tubo y el accesorio, para asegurarse que aquel entre
en éste, pero sin quedar flojo.
Es necesario limpiar, con removedor limpiador, tanto el extremo del tubo como
el interior de la campana del accesorio,
CAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
3’’
123
99
77
46
35
26
22
19
13
11
10
8
7
PARA DUCTOS DE PVC
DIÁM. NOMIN.
en pulgadas
1/2
3/4
1
1¼
1½
2
3
DIÁMETRO INTERNO en mm
ÁREA INTERIOR
en mm2
18
23
30
38
44
55
82
254
415
707
1133
1519
2374
5278
aún cuando aparenten estar limpios, y
secarlos muy bien.
La soldadura es conveniente aplicarla
con una brocha que tenga cerda natural,
en forma abundante pero sin excesos,
para no entorpecer el alambrado que
se realice posteriormente.
Una vez introducido el tubo en el accesorio, es conveniente girar el tubo
un cuarto de vuelta, a fin de distribuir
uniformemente la soldadura.
81
DOBLADO DE LA TUBERÍA PVC
Cuando no es posible utilizar las curvas
de 90° y 45°, sino que hay que curvar el
tubo con un ángulo diferente, es necesario tener en cuenta:
• Calentar uniformemente el tubo pero
sin aplicarle llama directamente. Para
obtenerlo se recomienda insertar el
tubo PVC dentro de un tubo metálico,
con un diámetro mucho mayor, el cual
se coloca sobre la fuente de calor y se
gira constantemente.
• Hay que usar siempre un caucho doblatubos, que tenga un diámetro de
acuerdo al tubo que se va a doblar.
• Cuando el tubo esté lo suficientemente
caliente se procede a realizar la curva,
valiéndose de una horma y tensionado los extremos. Una vez curvado, se
enfría el tubo usando un trapo mojado
en agua fría.
• Si no fuera posible conseguir el caucho, se puede rellenar el interior del
tubo con arena, para evitar de esta
manera arrugas, aplastamientos o
reducción del diámetro interior.
PUESTA A TIERRA
El paso de corriente eléctrica a través del
cuerpo humano supone grandes riesgos,
desde una leve sensación de cosquilleo,
hasta contracciones musculares, quemaduras e incluso la muerte, dependiendo
de la intensidad de la corriente: hasta
10 mA puede provocar contracciones
musculares; entre 20 y 30 mA es posible
que ocasione un paro respiratorio; entre
70 y 100 mA causa fibrilación ventricular; por encima de 1 A normalmente
se producirá paro cardíaco.
82
Por esta razón la puesta a tierra nunca
debe llevar fusibles, y debe tener una
resistencia máxima de 25Ω.
El RETIE hace mucho énfasis en la puesta a tierra, para garantizar la seguridad
de las personas, minimizando los riesgos
de origen eléctrico.
ARTÍCULO 15º. PUESTAS A TIERRA
Toda instalación eléctrica cubierta por
el presente Reglamento, excepto donde se indique expresamente lo contrario, debe disponer de un Sistema de
Puesta a Tierra (SPT), de tal forma que
cualquier punto del interior o exterior,
normalmente accesible a personas que
puedan transitar o permanecer allí, no
estén sometidos a tensiones de paso,
de contacto o transferidas, que superen
los umbrales de soportabilidad del ser
humano cuando se presente una falla.
Los objetivos de un sistema de puesta a
tierra (SPT) son: La seguridad de las personas, la protección de las instalaciones
y la compatibilidad electromagnética.
Se debe tener presente que el criterio
fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la máxima energía eléctrica que pueden soportar, debida a las tensiones de paso,
de contacto o transferidas y no el valor
de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Sin embargo, un bajo
valor de la resistencia de puesta a tierra
es siempre deseable para disminuir la
máxima elevación de potencial.
La máxima tensión de contacto aplicada al ser humano que se acepta, está
dada en función del tiempo de despeje
de la falla a tierra, de la resistividad del
suelo y de la corriente de falla.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Tiempo de despeje
de la falla
Máxima tensión de
contacto admisible
(valores en rms c.a.)
Mayor a
dos segundos
50 voltios
750 milisegundos
67 voltios
500 milisegundos
80 voltios
400 milisegundos
100 voltios
300 milisegundos
125 voltios
200 milisegundos
200 voltios
150 milisegundos
240 voltios
100 milisegundos
320 voltios
40 milisegundos
500 voltios
Los valores de la tabla se refieren a
tensión de contacto aplicada a un ser
humano en caso de falla a tierra, corresponden a valores máximos de soportabilidad del ser humano a la circulación de corriente y considera la
resistencia promedio neta del cuerpo
humano entre mano y pie, es decir, no
considera el efecto de las resistencias
externas adicionalmente involucradas
entre la persona y la estructura puesta
a tierra o entre la persona y la superficie del terreno natural.
15.2 Requisitos generales de las
puestas a tierra
Las puesta a tierra deben cumplir los
siguientes requisitos:
a. Los elementos metálicos que no forman parte de las instalaciones eléctricas, no podrán ser incluidos como
parte de los conductores de puesta
a tierra. Este requisito no excluye el
hecho de que se deben conectar a
tierra, en algunos caso.
b. Los elementos metálicos principales
que actúan como refuerzo estructural
de una edificación deben tener una
conexión eléctrica permanente con el
sistema de puesta a tierra general.
CAPÍTULO 4 CONDUCTORES Y DUCTOS
c. Las conexiones que van bajo el nivel del
suelo en puestas a tierra, deben ser realizadas mediante soldadura exotérmica
o conector certificado para tal uso.
d. Para verificar que las características
del electrodo de puesta a tierra y
su unión con la red equipotencial
cumplan con el presente Reglamento, se deben dejar puntos de
conexión y medición accesibles e
inspeccionables.
e. No se permite el uso de aluminio en
los electrodos de las puestas a tierra.
f. En sistemas trifásicos de instalaciones de uso final con cargas no lineales, el conductor de neutro, debe ser
dimensionado con por lo menos el
173% de la capacidad de corriente
de la carga del diseño de las fases.
g. A partir de la entrada en vigencia del presente Reglamento queda expresamente
prohibido utilizar en las instalaciones
eléctricas, el suelo o terreno como camino de retorno de la corriente en condiciones normales de funcionamiento.
15.3 Materiales de los sistemas de
puesta a tierra
15.3.1 Electrodos de puesta a tierra.
Para efectos del presente Reglamento
serán de obligatorio cumplimiento que
los electrodos de puesta a tierra, cumplan los siguientes requisitos (sólo se
consigna para electrodos de cobre):
Tipo de
Electrodo
Diámetro
mm
Área
mm2
Varilla
12,7
Tubo
15
Placa 20000
Espesor
mm
2
1,5
c. Los fabricantes de electrodos de
puesta a tierra deben garantizar
que la resistencia a la corrosión de
cada electrodo, sea de mínimo 15
83
años contados a partir de la fecha de
instalación, e informar al usuario si
existe algún procedimiento específico que debe ser tenido en cuenta
para su instalación.
d. El electrodo tipo varilla o tubo debe
tener mínimo 2,4 m de longitud;
además, debe estar identificado con
la razón social o marca registrada del
fabricante y sus dimensiones; esto
debe hacerse dentro de los primero
30 cm desde la parte superior.
f. Para la instalación de los electrodos
se deben considerar los siguientes
requisitos:
• La unión entre el electrodo y el conductor de puesta a tierra, debe hacerse con soldadura exotérmica o un
conector certificado para este uso.
• Atender las recomendaciones del
fabricante.
• Cada electrodo debe quedar enterrado en su totalidad.
• El punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra
y la puesta a tierra debe ser accesible y la parte superior del electrodo
enterrado debe quedar a mínimo
15 cm de la superficie.
15.3.2 Conductor del electrodo de
puesta a tierra
El
conductor
para baja tensión, se debe
seleccionar con
base en la tabla 250-94 de
la NTC 2050.
Conductor
de acometida (AWG)
Conductor
al electrodo (AWG)
2 o menor
1 o 1/0
2/0 o 3/0
4/0 o más
8
6
4
2
15.3.3 Conductor de puesta a tierra
de equipos
El conductor de puesta a tierra de equipos
debe cumplir los siguientes requisitos:
84
a. El conductor
para
baja
tensión, se
debe seleccionar con
base en la
tabla 25095 de la
NTC 2050.
Corriente
no-
Conductor de
minal del auto-
puesta a tie-
mático (A), an-
rra del equipo
tes del equipo
(AWG)
15
20
30
40
60
100
14
12
10
10
10
8
b. El conductor para media tensión debe seleccionarse de igual manera
que se selecciona el conductor del
electrodo de puesta a tierra.
c. Los conductores del sistema de puesta
a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión y
cuando se empalmen, deben quedar
mecánica y eléctricamente seguros
por medio de soldadura o conectores
certificados para tal uso.
d. El conductor de puesta a tierra de
equipos, debe acompañar los conductores activos durante todo su recorrido y por la misma canalización.
e. Los conductores de los cableados de
puesta a tierra que por disposición
de la instalación se requieren aislar,
deben ser de aislamiento color verde, verde con rayas amarillas o identificados con marcas verdes en los
puntos de inspección y extremos.
f. Antes de efectuar trabajos de conexión o desconexión en los conductores del sistema de puesta a tierra,
se debe verificar que el valor de la
corriente sea cero.
15.4
Valores de resistencia de
puesta a tierra
APLICACIÓN
Neutro de acometida en baja tensión
VALORES MÁXIMOS
DE RESISTENCIA DE
PUESTA A TIERRA
25 Ω
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
LO 5
U
T
I
CAP
ANEXOS
Los Reglamentos Técnicos son de carácter obligatorio, y las Normas Técnicas son de carácter voluntario.
REGLAMENTO TÉCNICO
DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS (RETIE)
ANEXO GENERAL
En esta parte se transcribe literalmente algunos artículos del RETIE, parcial o
totalmente, por la importancia y relación directa con lo tratado en el libro,
pero es fundamental e indispensable que tanto los ingenieros como
los técnicos electricistas tengan el
documento completo, como una
fuente de consulta permanente, y
no queden satisfechos con los artículos
que encuentran a continuación.
Artículo 1°. OBJETO
El objeto fundamental de este Reglamento es establecer medidas que garanticen la seguridad de las personas,
de la vida animal y vegetal y de la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los
riesgos de origen eléctrico.
Establece las exigencias y especificaciones que garanticen la seguridad con
base en el buen funcionamiento de las
instalaciones, la confiabilidad, calidad y
adecuada utilización de los productos, es
decir, fija los parámetros mínimos de seguridad para las instalaciones eléctricas.
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
ARTÍCULO 2°. CAMPO DE APLICACIÓN
El presente Reglamento Técnico se aplicará a partir de su entrada en vigencia, a toda instalación eléctrica nueva,
a toda ampliación de una instalación
eléctrica y a toda remodelación de una
instalación eléctrica... de conformidad
con lo siguiente:
a. Se considera instalación eléctrica
nueva aquella que entró en operación
con posterioridad a mayo 1º de 2005,
fecha de entrada en vigencia de la Resolución 180398 del 7 de abril de 2004
por la cual se adoptó el Reglamento
Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, con las excepciones que se establecen más adelante.
b. Se entenderá como ampliación de
una instalación eléctrica, la que implique solicitud de aumento de carga
instalada o el montaje de nuevos dispositivos, equipos y conductores.
c. Se entenderá como remodelación
de instalación eléctrica a los cambios
de componentes de la instalación.
La instalación cuya ampliación o remodelación supere el 80%, deberá acondicionarse en su totalidad para que cumpla el presente reglamento.
...........................................................
Los requisitos y prescripciones técnicas
de este Reglamento serán de obligatorio cumplimiento en Colombia, en todas las instalaciones nuevas, remodelaciones o ampliaciones, ........................
85
Artículo 3°. DEFINICIONES
Para todos los efectos del presente Reglamento Técnico se tendrán en cuenta
las definiciones generales que aparecen a continuación. Cuando un término
no esté en estas normas, se recomienda consultar las normas IEC serie 50 ó
IEEE 100.
En esta parte se consignan únicamente las definiciones que más se
usan en este libro.
ACCESIBLE: Que está al alcance de una
persona, sin valerse de medio alguno y
sin barreras físicas de por medio.
ACCIDENTE: Evento no deseado, incluidos los descuidos y las fallas de equipos,
que da por resultado la muerte, una lesión personal, un daño a la propiedad
o deterioro ambiental.
ACOMETIDA: Derivación de la red local
del servicio respectivo, que llega hasta el registro de corte del inmueble. En
edificios de propiedad horizontal o condominios, la acometida llega hasta el
registro de corte general.
ACTO INSEGURO: Violación de una
norma de seguridad ya definida.
AISLAMIENTO FUNCIONAL: Es el necesario para el funcionamiento normal de
un aparato y la protección contra contactos directos.
dad eléctrica, que puede ser utilizado
como no conductor.
ALAMBRE: Hilo o filamento de metal,
trefilado o laminado, para conducir corriente eléctrica.
ALAMBRE DURO: Aquel que ha sido
trefilado en frío hasta su tamaño final,
de manera que se acerque a la máxima
resistencia a la tracción obtenible.
ALAMBRE SUAVE O BLANDO: Aquel
que ha sido trefilado o laminado hasta
su tamaño final y que luego es recocido
para aumentar la elongación.
ALTO RIESGO: Entiéndase como ALTO
RIESGO aquel cuya frecuencia esperada
de ocurrencia y gravedad de sus efectos
puedan comprometer fisiológicamente
el cuerpo humano, produciendo efectos
como quemaduras, impactos, paro cardíaco, fibrilación; u otros efectos físicos
que afectan el entorno de la instalación
eléctrica, como contaminación, incendio o explosión. La condición de ALTO
RIESGO se puede presentar por:
• Deficiencias en la instalación eléctrica.
• Práctica indebida de la electricidad.
ARCO ELÉCTRICO: Canal conductivo
ocasionado por el paso de una gran
carga eléctrica, que produce gas caliente de baja resistencia eléctrica y un
haz luminoso.
AISLADOR: Elemento aislante diseñado
de tal forma que soporte un conductor
y lo separe eléctricamente de otros conductores.
BOMBILLA: Dispositivo eléctrico que suministra el flujo luminoso, por transformación de energía eléctrica. Puede ser
incandescente si emite luz por calentamiento o luminiscente si hay paso de
corriente a través de un gas.
AISLANTE: Material que impide la propagación de algún fenómeno o agente
físico. Material de tan baja conductivi-
CABLE: Conjunto de alambres sin aislamiento entre sí y entorchado por medio
de capas concéntricas.
86
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CABLE APANTALLADO: Cable con una
envoltura conductora alrededor del aislamiento que le sirve como protección
electromecánica. Es lo mismo que cable
blindado.
CARGA: La potencia eléctrica requerida
para el funcionamiento de uno o varios
equipos eléctricos o la potencia que
transporta un circuito.
CAPACIDAD DE CORRIENTE: Corriente
máxima que puede transportar continuamente un conductor en las condiciones de uso, sin superar la temperatura nominal de servicio.
CIRCUITO: Lazo cerrado formado por
un conjunto de elementos, dispositivos
y equipos eléctricos, alimentados por la
misma fuente de energía y con las mismas protecciones contra sobretensiones y
sobrecorrientes. No se toman los cableados internos de equipos como circuitos.
tos, de manera que cualquier corriente
que pase, no genere una diferencia de
potencial sensible entre ambos puntos.
CONFIABILIDAD: Capacidad de un dispositivo, equipo o sistema para cumplir
una función requerida, en unas condiciones y tiempo dados. Equivale a fiabilidad.
CONTACTO DIRECTO: Es el contacto
de personas o animales con conductores activos de una instalación eléctrica.
CONTACTO ELÉCTRICO: Acción de
unión de dos elementos con el fin de cerrar un circuito. Puede ser de frotamiento, de rodillo, líquido o de presión.
CONTACTO INDIRECTO: Es el contacto
de personas o animales con elementos
puestos accidentalmente bajo tensión o
el contacto con cualquier parte activa a
través de un medio conductor.
CLAVIJA: Dispositivo que por inserción
en un tomacorriente establece una conexión eléctrica entre los conductores
de un cordón flexible y los conductores
conectados permenentemente al tomacorriente.
CORRIENTE ELÉCTRICA: Es el movimiento de cargas eléctricas entre dos
puntos que no se hallan al mismo potencial, por tener uno de ellos un exceso de electrones respecto al otro. Es un
transporte de energía.
CONDICIÓN INSEGURA: Circunstancia potencialmente riesgosa que está
presente en el ambiente de trabajo.
CORRIENTE DE CONTACTO: Corriente
que circula a través del cuerpo humano,
cuando está sometido a una tensión.
CONDUCTOR ACTIVO: Aquellas partes
destinadas, en su condición de operación normal, a la transmisión de electricidad y por tanto sometidas a una
tensión en servicio normal.
CORTOCIRCUITO: Fenómeno eléctrico
ocasionado por una unión accidental o
intencional de muy baja resistencia entre dos o mas puntos de diferente potencial de un mismo circuito.
CONDUCTOR ENERGIZADO: Todo
aquel que no está conectado a tierra.
DESCARGADOR DE SOBRETENSIONES:
Dispositivo para protección de equipos
eléctricos, el cual limita el nivel de la
sobretensión, mediante la absorción de
la mayor parte de la energía transitoria,
CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL: Conexión eléctrica entre dos o más punCAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
87
minimizando la trasmitida a los equipos
y reflejando la otra parte hacia la red.
No es correcto llamarlo pararrayos.
DOBLE AISLAMIENTO: Aislamiento que
comprende a la vez un aislamiento funcional y un aislamiento suplementario.
DPS: Sigla del dispositivo de protección
contra sobretensiones transitorias o
descargador de sobretensiones.
ELECTRICIDAD ESTÁTICA: Una forma
de energía eléctrica o el estudio de cargas eléctricas en reposo.
ELECTRICIDAD: El conjunto de disciplinas que estudian los fenómenos eléctricos o una forma de energía obtenida
del producto de la potencia eléctrica
consumida por el tiempo de servicio.
El suministro de electricidad al usuario
debe entenderse como un servicio de
transporte de energía, con una componente técnica y otra comercial.
ELÉCTRICO: Aquello que tiene o funciona con electricidad.
ELECTROCUCIÓN: Paso de corriente
eléctrica a través del cuerpo humano.
ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA: Es el
el conductor o conjunto de conductores
enterrados que sirven para establecer
una conexión con el suelo.
ELECTRÓNICA: Parte de la electricidad
que maneja las técnicas fundamentales
en la utilización de haces de electrones en
vacío, en gases o en semiconductores.
ELECTROTECNIA: Estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad.
EMPALME: Conexión eléctrica destinada a
unir dos partes de conductores, para ga-
88
rantizar continuidad eléctrica y mecánica.
EQUIPOTENCIALIZAR: Es el proceso,
práctica o acción de conectar partes conductivas de las instalaciones, equipos o
sistemas entre sí o a un sistema de puesta
a tierra, mediante una baja impedancia,
para que la diferencia de potencial sea
mínima entre los puntos interconectados.
FASE: Designación de un conductor, un
grupo de conductores, un terminal, un
devanado o cualquier otro elemento
de un sistema polifásico que va a estar
energizado durante el servicio normal.
FIBRILACIÓN VENTRICULAR: Contracción espontánea e incontrolada de las
fibras del músculo cardíaco, causada
entre otros, por una electrocución.
FUEGO CLASE C: El originado en equipos eléctricos energizados.
FUENTE DE ENERGÍA: Todo equipo o sistema que suministre energía eléctrica.
FUENTE DE RESPALDO: Uno o más grupos electrógenos (motor - generador o
baterías) cuyo objetivo es proveer energía durante la interrupción del servicio
eléctrico normal.
FUSIBLE: Aparato cuya función es abrir,
por la fusión de uno o varios de sus
componentes, el circuito en el cual está
insertado.
ILUMINANCIA: Es el flujo luminoso que
incide sobre una superficie. Su unidad, el
lux, equivale al flujo luminoso de un lumen que incide homogéneamente sobre
una superficie de un metro cuadrado.
INDUCCIÓN: Fenómeno en el que un
cuerpo energizado, transmite por medio de su campo eléctrico o magnético,
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
energía a otro cuerpo, a pesar de estar
separados por un dieléctrico.
LÍNEA VIVA: Término aplicado a una línea con tensión o línea energizada.
INSTALACIÓN ELÉCTRICA: Conjunto de
aparatos eléctricos y de circuitos asociados, previstos para un fin particular: generación, transmisión, transformación,
rectificación, conversión, distribución o
utilización de la energía eléctrica.
LUGAR O LOCAL HÚMEDO: Sitios exteriores parcialmente protegidos o interiores sometidos a un grado moderado de humedad, cuyas condiciones
ambientales se manifiestan momentáneamente o permanentemente bajo la
forma de condensación.
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO: Dispositivo diseñado para que abra el circuito
automáticamente cuando se produzca
una sobrecorriente predeterminada.
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO AJUSTABLE: Calificativo que indica que el interruptor automático se puede ajustar
para que se dispare a distintas corrientes, tiempos o ambos, dentro de un
margen predeterminado.
INTERRUPTOR DE FALLA A TIERRA: Interruptor diferencial accionado por corrientes de fuga a tierra, cuya función
es interrumpir la corriente hacia la carga cuando se excede algún valor determinado por la soportabilidad de las
personas.
INTERRUPTOR DE USO GENERAL:
Dispositivo para abrir y cerrar o para
conmutar la conexión de un circuito,
diseñado para ser operado manualmente. Su capacidad se establece en
amperios y es capaz de interrumpir su
corriente nominal a su tensión nominal. Cumple funciones de control y no
de protección.
LÍNEA ELÉCTRICA: Conjunto compuesto
por conductores, aisladores, estructuras
y accesorios destinados al transporte de
energía eléctrica.
LÍNEA MUERTA: Término aplicado a una
línea sin tensión o desenergizada.
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
LUGAR O LOCAL MOJADO: Instalación expuesta a saturación de agua u
otros líquidos, así sea temporalmente
o durante largos períodos. Las instalaciones eléctricas a la intemperie deben
ser consideradas como locales mojados, así como el área de cuidado de
pacientes que está sujeta normalmente
a exposición de líquidos mientras ellos
están presentes. No se incluyen los procedimientos de limpieza rutinarios o el
derrame accidental de líquidos.
LUGAR (CLASIFICADO) PELIGROSO:
Aquella zona donde están o pueden estar presentes gases o vapores inflamables, polvos combustibles o partículas
volátiles de fácil inflamación.
LUMINANCIA: Es el flujo reflejado por
los cuerpos, o el flujo emitido si un objeto se considera fuente de luz. También llamado brillo fotométrico. Su unidad es la candela o lúmenes por metro
cuadrado.
LUMINARIA: Componente mecánico
principal de un sistema de alumbrado
que proyecta, filtra y distribuye los rayos luminosos, además de alojar y proteger los elementos requeridos para la
iluminación.
MANTENIMIENTO: conjunto de acciones o procedimientos tendientes a
preservar o restablecer un bien, a un
89
estado tal que le permita garantizar la
máxima confiabilidad.
MASA: Conjunto de partes metálicas de
un equipo, que en condiciones normales, están aisladas de las partes activas
y se toma como referencia para las señales y tensiones de un circuito electrónico. Las masas pueden estar o no estar
conectadas a tierra.
NEUTRO: Conductor activo conectado
intencionalmente a una puesta a tierra,
bien sólidamente o a través de una impedancia limitadora.
NODO: Parte de un circuito en el cual
dos o más elementos tienen una conexión común.
NOMINAL: Término aplicado a una
característica de operación, indica los
límites de diseño de esa característica
para los cuales presenta las mejores
condiciones de operación. Los límites
siempre están asociados a una norma
técnica.
NORMA: Documento aprobado por una
institución reconocida, que prevé, para
un uso común y repetido, reglas, directrices o características para los productos o los procesos y métodos de producción conexos, servicios o procesos, cuya
observancia no es obligatoria.
NORMA DE SEGURIDAD: Toda acción
encaminada a evitar un accidente.
NORMA
TÉCNICA
COLOMBIANA
(NTC): Norma técnica aprobada o
adoptada como tal por el organismo
nacional de normalización.
OPERADOR DE RED: Empresa de Servicios Públicos encargada de la planeación, de la expansión y de las inver-
90
siones, operación y mantenimiento de
todo o parte de un Sistema de Transmisión Regional o un Sistema de Distribución local.
PARARRAYOS: Elemento metálico resistente a la corrosión, cuya función es interceptar los rayos que podría impactar
directamente sobre la instalación a proteger. Más técnicamente se denomina
terminal de captación.
PERSONA CALIFICADA: Persona natural que en virtud de certificados expedidos por entidades competentes, títulos
académicos o experiencia, demuestra
su formación profesional en electrotecnia y riesgos asociados a la electricidad, y además cuenta con matrícula
profesional vigente que lo acredite para
el ejercicio de la profesión.
PLANO: Representación a escala en
una superficie.
PUESTA A TIERRA: Grupo de elementos
conductores equipotenciales, en contacto eléctrico con el suelo o una masa
metálica de referencia común, que distribuye las corrientes eléctricas de falla
en el suelo o en la masa. Comprende
electrodos, conexiones y cables enterrados.
PUNTO CALIENTE: Punto de conexión
que esté trabajando a una temperatura por encima de la normal, generando
pérdidas de energía y a veces, riesgo
de incendio.
PUNTO NEUTRO: Es el nodo o punto
de un sistema eléctrico, que para las
condiciones de funcionamiento previstas, presenta la misma diferencia de
potencial con relación a cada una de
las fases.
RECEPTOR: Todo equipo o máquina
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
que utiliza la electricidad para un fin
particular.
RED EQUIPOTENCIAL: Conjunto de
conductores del SPT que no están en
contacto con el suelo o terreno y que
conectan sistemas eléctricos, equipos o
instalaciones con la puesta a tierra.
RED INTERNA: Es el conjunto de redes,
tuberías, accesorios y equipos que integran el sistema de suministro del
servicio público al inmueble a partir
del medidor. Para edificios de propiedad horizontal o condominios, es aquel
sistema de suministro del servicio al
inmueble a partir del registro de corte
general cuando lo hubiere.
REGLAMENTO TÉCNICO: Documento
en el que se establecen las características de un producto, servicio o los
procesos y métodos de producción, con
inclusión de las disposiciones administrativas aplicables y cuya observancia
es obligatoria.
REQUISITO: Precepto, condición o prescripción que debe ser cumplida, es decir
que su cumplimiento es obligatorio.
RETIE o Retie: Acrónimo del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas
adoptado por Colombia.
RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA: Es
la relación entre el potencial del sistema de puesta a tierra a medir, respecto
a una tierra remota y la corriente que
fluye entre esos puntos.
SECCIONADOR: Dispositivo destinado
a hacer un corte visible en un circuito
eléctrico y está diseñado para que se
manipule después de que el circuito se
ha abierto por otros medios.
SERVICIO PÚBLICO DOMICILIARIO DE
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
ENERGÍA ELÉCTRICA: Es el transporte
de energía eléctrica desde las redes
regionales de transmisión hasta el domicilio del usuario final, incluida su conexión y medición.
SÍMBOLO: Imagen o signo que describe una unidad, magnitud o situación
determinada y que se utiliza como una
forma convencional de entendimiento
colectivo.
SISTEMA: Conjunto de componentes
interrelacionados e interactuantes para
llevar a cabo una misión conjunta. Admite ciertos elementos de entrada y
produce ciertos elementos de salida en
un proceso organizado.
SISTEMA DE EMERGENCIA: Un sistema de potencia destinado a suministrar energía de respaldo a un número
limitado de funciones vitales, dirigidas
a la protección de la vida humana y la
seguridad.
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (SPT):
Conjunto de elementos conductores
de un sistema eléctrico específico, sin
interrupciones ni fusibles, que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Comprende
la puesta a tierra y la red equipotencial
de cables que normalmente no conducen corriente.
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE PROTECCIÓN: conjunto de conexión, encerramiento, canalización, cable y clavija
que se acoplan a un equipo eléctrico,
para prevenir electrocuciones por contactos con partes metálicas energizadas
accidentalmente.
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE SERVICIO: Es la que pertenece al circuito
de corriente; sirve tanto para condicio-
91
nes de funcionamiento normal como de
falla.
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA TEMPORAL: Dispositivo de puesta en cortocircuito y a tierra, para protección del
personal que interviene en redes energizadas.
SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA (UPS): Sistema que provee energía
a cargas críticas unos milisegundos después del corte de la alimentación normal. Durante ese tiempo, normalmente
no debe salir de servicio ninguno de los
equipos que alimenta.
SOBRECARGA: Funcionamiento de un
elemento excediendo su capacidad nominal.
SOBRETENSIÓN: Tensión anormal existente entre dos puntos de una instalación eléctrica, superior a la tensión
máxima de operación normal de un
dispositivo, equipo o sistema.
TÉCNICA: Conjunto de procedimientos
y recursos que se derivan de aplicaciones prácticas de una o varias ciencias.
TENSIÓN: La diferencia de potencial
eléctrico entre dos conductores, que
hace que fluyan electrones por una
resistencia. Tensión es una magnitud,
cuya unidad es el voltio; un error frecuente es hablar de “voltaje”.
TENSIÓN A TIERRA: Para circuitos puestos a tierra, la tensión entre un conductor dado y el conductor del circuito
puesto a tierra o a la puesta a tierra;
para circuitos no puestos a tierra, la
mayor tensión entre un conductor dado
y algún otro conductor del circuito.
TENSIÓN DE CONTACTO: Diferencia
92
de potencial que durante una falla se
presenta entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de
un metro. Esta distancia horizontal es
equivalente a la máxima que se puede
alcanzar al extender el brazo.
TENSIÓN MÁXIMA PARA UN EQUIPO:
Tensión máxima para la cual está especificado, sin rebasar el margen de seguridad, en lo que respecta a su aislamiento o a otras características propias
del equipo. Debe especificarse para
equipos que operen con tensión superior a 1000 V.
TENSIÓN MÁXIMA DE UN SISTEMA:
Valor de tensión máxima en un punto de un sistema eléctrico, durante un
tiempo, bajo condiciones de operación
normal.
TENSIÓN NOMINAL: Valor convencional de la tensión con el cual se designa
un sistema, instalación o equipo y para
el que ha sido previsto su funcionamiento y aislamiento. Para el caso de
sistemas trifásicos, se considera como
tal la tensión entre fases.
TIERRA (Ground o earth): Para sistemas
eléctricos, es una expresión que generaliza todo lo referente a conexiones
con tierra. En temas eléctricos se asocia
a suelo, terreno, tierra, masa, chasis,
carcasa, armazón, estructura o tubería
de agua. El término “masa” sólo debe
utilizarse para aquellos casos en que
no es el suelo, como en los aviones, los
barcos y los carros.
TIERRA REDUNDANTE: Conexión especial de conductores de puesta a tierra,
para tomacorrientes y equipo eléctrico
fijo en áreas de cuidado de pacientes,
que interconecta tanto la tubería metáTEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
lica como el conductor de tierra aislado, con el fin de asegurar la protección
de los pacientes contra las corrientes de
fuga.
UMBRAL DE REACCIÓN: Valor mínimo de corriente que causa contracción
muscular involuntaria.
UMBRAL DE SOLTAR O CORRIENTE LÍMITE: es el valor máximo de corriente
que permite la separación voluntaria
de un 99,5% de las personas, cuando
sujetando un electrodo bajo tensión
con las manos, conserva la posibilidad
de soltarlo, mediante la utilización de
los mismos músculos que están siendo
estimulados por la corriente. Se considera como la máxima corriente segura
y se estima en 10 mA para hombres, en
corriente alterna.
TOMACORRIENTE: Dispositivo con contactos hembra, diseñado para instalación fija en una estructura o parte de
un equipo, cuyo propósito es establecer
una conexión eléctrica con una clavija.
UMBRAL DE PERCEPCIÓN: Valor mínimo
de corriente a partir de la cual es percibida por el 99,5% de los seres humanos.
Se estima en 1,1 miliamperios para los
hombres en corriente alterna a 60 Hz.
Artículo 5º. ANÁLISIS DE RIESGOS ELÉCTRICOS
En general la utilización y dependencia tanto industrial como doméstica de la energía
eléctrica ha traído consigo la aparición de accidentes por contacto con elementos
energizados o incendios, los cuales se han incrementado cada vez más. El número de
accidentes sigue al avance de electrificación de un país. La mayor parte de los accidentes con origen eléctrico se presentan en los procesos de distribución y utilización.
A medida que el uso de la electricidad se extiende se requiere ser más exigentes en
cuanto a la normalización y reglamentación. El resultado final del paso de una corriente eléctrica por el cuerpo humano puede predecirse con un gran porcentaje de
certeza, si se toman ciertas condiciones de riesgo conocidas y se evalúa en qué medida influyen todos los factores que se conjugan en un accidente de tipo eléctrico.
Algunos estudios, principalmente los de Dalziel, han establecido niveles de corte de
corriente de los dispositivos de protección que evitan la muerte por electrocución de
cero al ciento por ciento. En la siguiente tabla aparece un resumen de estos niveles.
Corriente de
disparo
6 mA (rms)
10 mA (rms)
20 mA (rms)
30 mA (rms)
Hombres
100%
98,5%
7,5%
0%
Mujeres
99,5%
60%
0%
0%
Niños
92,5%
7,5%
0%
0%
Porcentaje de personas que se protegen según la corriente de disparo.
En estudios recientes el Ing. Biegelmeier estableció la relación entre el I2.t y los efectos fisiológicos, tal como aparece en la siguiente tabla:
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
93
Energía específica
A2.s.(10-6)
Percepciones y reacciones fisiológicas
4a8
Sensaciones leves en dedos y en tendones de los pies
10 a 30
Rigidez muscular suave en dedos, muñecas y codos
15 a 45
Rigidez muscular en dedos, muñecas, codos y hombros. Sensación en las piernas
40 a 80
Rigidez muscular y dolor en brazos y piernas
70 a 1230
Rigidez muscular, dolor y ardor en brazos, hombros y piernas
Relación entre energía específica y efectos fisiológicos
Esta parte informativa del RETIE tiene como principal objetivo crear una conciencia
sobre los riesgos existentes en todo lugar donde se haga uso de la electricidad. Se
espera que el personal calificado la aplique en función de las características de una
actividad, un proceso o una situación en donde se presente el riesgo.
5.1 Evaluación del nivel de riesgo
Hoy en día, en las normas se han fijado criterios claros sobre soportabilidad de seres
humanos y animales, como se ve en la siguiente gráfica tomada de la NTC 4120,
con referente IEC 60479-2, que muestra las zonas de los efectos de las corrientes
alternas de 15 Hz a 100 Hz.
El umbral de fibrilación ventricular depende de parámetros fisiológicos y eléctricos, por
ello se ha tomado la curva C1 como límite para diseño de equipos de protección. Los
valores umbrales de corriente de menos de 0,2 segundos se aplican solamente durante
el período vulnerable del ciclo cardíaco.
Zonas de tiempo/corriente de los efectos de las corrientes alternas de 15 Hz a 100 Hz
t(ms)
A
B
C1 C2 C3
10000
5000
1
2000
2
3
5
1000
6
500
200
100
IEC
50
4
20
10
0.1 0.2
94
0.3
1
2
5
10
20
50 100 200
500 1000 2000 5000 10000 (mA)
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
ZONA1
Habitualmente ninguna reacción
ZONA2
Habitualmente ningún efecto fisiopatológico peligroso
ZONA3
Habitualmente ningún riesgo de fibrilación
ZONA4
Riesgo de fibrilación (hasta aproximadamente un 5%
ZONA5
Riesgo de fibrilación (hasta aproximadamente un 50%)
Paro cardíaco, paro respiratorio y quemaduras severas
Riesgo de fibrilación (por encima de un 50%)
ZONA
6
Debido a que los umbrales de soportabilidad de los seres humanos, tales como el
de paso de corriente (1,1 mA), de reacción a soltarse (10 mA) y de rigidez muscular
o de fibrilación (25 mA) son valores de corriente muy bajos; la superación de dichos
valores puede ocasionar accidentes como la muerte o la pérdida de algún miembro
o función del cuerpo humano.
Adicionalmente, al considerar el uso masivo de instalaciones y que la continuidad en
su utilización es casi permanente a nivel residencial, comercial, industrial y oficial, la
frecuencia de exposición al riesgo podría alcanzar niveles altos, si no se adoptan las
medidas adecuadas.
Con el fin de evaluar el grado de los riesgos de tipo eléctrico que el reglamento busca minimizar o eliminar, se puede aplicar la siguiente Matriz de Análisis de Riesgo.
MATRIZ DE ANÁLISIS DE RIESGOS
FRECUENCIA
GRAVEDAD
E
ENT
CU
FRE
IBLE
POS
AL
ON
ASI
OC
OTO
REM
E
ABL
ROB
IMP
SEVERA
ALTA
MODERADA
BAJA
NIVELES
DE
RIESGO
Riesgo alto: Necesita alta protección o toma obligatoria de acciones.
Riesgo medio: Necesita protección básica, que se
amplia según criterio del ingeniero.
Riesgo bajo: Se puede asumir el riesgo o instalar
protección.
Matriz de riesgo
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
95
Para determinar la existencia del alto riesgo, la situación debe ser evaluada por una persona calificada en electrotecnia teniendo en cuenta los siguientes criterios orientadores:
a. Que existan condiciones peligrosas, plenamente identificables, tales como
instalaciones que carezcan de medidas preventivas específicas contra el riesgo
eléctrico, condiciones ambientales de lluvia, tormentas eléctricas, y contaminación; equipos, productos o conexiones defectuosas de la instalación eléctrica.
b. Que el peligro tenga un carácter inminente, es decir, que existan indicios
racionales de que la exposición al riesgo conlleve a que se produzca el accidente.
Esto significa que la muerte o una lesión física grave, un incendio o una explosión,
puede ocurrir antes de que se haga un estudio a fondo del problema, para tomar
las medidas preventivas.
c. Que la gravedad sea máxima, es decir, que haya gran probabilidad de muerte,
lesión física grave, incendio o explosión, que conlleve a que una parte del cuerpo
o todo, pueda ser lesionada de tal manera que se inutilice o quede limitado su
uso en forma permanente o que se destruyan bienes importantes cercanos a la
instalación.
5.2 Riesgos eléctricos más comunes
Un riesgo es una condición ambiental o humana cuya presencia o modificación puede producir un accidente o una enfermedad ocupacional.
ARCOS ELÉCTRICOS.
POSIBLES CAUSAS: Malos contactos, cortocircuitos, apertura de interruptores con
carga, apertura o cierre de seccionadores.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Utilizar materiales envolventes resistentes a los arcos, mantener una distancia de seguridad, usar gafas de protección contra rayos ultravioleta.
AUSENCIA DE ELECTRICIDAD.
POSIBLES CAUSAS: Apagón, no disponer de un sistema ininterrumpido de potencia,
no tener plantas de emergencia, no tener transferencia.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: disponer de sistemas ininterrumpidos de potencia y de
plantas de emergencia con transferencia automática.
CONTACTO DIRECTO.
POSIBLES CAUSAS: Negligencia de técnicos o impericia de no técnicos.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Distancias de seguridad, interposición de obstáculos,
aislamiento o recubrimiento de partes activas, utilización de interruptores diferenciales, elementos de protección personal, puesta a tierra, probar ausencia de tensión.
96
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CONTACTO INDIRECTO.
POSIBLES CAUSAS: Fallas de aislamiento, mal mantenimiento, falta de conductor de
puesta a tierra.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Separación de circuitos, uso de muy baja tensión, distancias de seguridad, conexiones equipotenciales, sistemas de puesta a tierra, interruptores diferenciales, mantenimiento preventivo y correctivo.
CORTOCIRCUITO.
POSIBLES CAUSAS: Fallas de aislamiento, impericia de los técnicos, accidentes externos, vientos fuertes, humedades.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Interruptores automáticos con dispositivos de disparo
de máxima corriente o cortacircuitos fusibles.
ELECTRICIDAD ESTÁTICA
POSIBLES CAUSAS: Unión y separación constante de materiales como aislantes,
conductores, sólidos o gases con la presencia de un aislante.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Sistemas de puesta a tierra, conexiones equipotenciales, aumento de la humedad relativa, ionización del ambiente, eliminadores eléctricos y radiactivos, pisos conductivos.
EQUIPO DEFECTUOSO
POSIBLES CAUSAS: Mal mantenimiento, mala instalación, mala utilización, tiempo
de uso, transporte inadecuado.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Mantenimiento predictivo y preventivo, construcción de instalaciones siguiendo las normas técnicas, caracterización del entorno electromagnético.
RAYOS
POSIBLES CAUSAS: Fallas en el diseño, construcción, operación, mantenimiento del
sistema de protección.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Pararrayos, bajantes, puestas a tierra, equipotencialización, apantallamientos, topología de cableados. Además suspender actividades de
alto riesgo, cuando se tenga personal al aire libre.
SOBRECARGA
POSIBLES CAUSAS: Superar los límites nominales de los equipos o de los conductores,
instalaciones que no cumplen las normas técnicas, conexiones flojas, armónicos.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Interruptores automáticos con relés de sobrecarga, interruptores automáticos asociados con cortacircuitos, cortacircuitos, fusibles, dimensionamiento adecuado de conductores y equipos.
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
97
TENSIÓN DE CONTACTO
POSIBLES CAUSAS: Rayos, fallas a tierra, fallas de aislamiento, violación de distancia de seguridad.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Puestas a tierra de baja resistencia, restricción de accesos, alta resistividad del piso, equipotencializar.
TENSIÓN DE PASO
POSIBLES CAUSAS: Rayos, fallas a tierra, fallas de aislamiento, violación de áreas
restringidas.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN: Puestas a tierra de baja resistencia, restricción de accesos, alta resistividad del piso, equipotencializar.
CAPÍTULO II
REQUISITOS TÉCNICOS ESENCIALES
Para efectos del presente Reglamento los requisitos contenidos en este capítulo, por
ser de aplicación obligatoria en todos los niveles de tensión y en todos los procesos,
deben ser cumplidos según la situación particular en las instalaciones eléctricas objeto del presente reglamento.
Toda instalación eléctrica cubierta por el presente Reglamento, deberá contar con un
diseño, el cual como mínimo tendrá las memorias de cálculo de conductores y protecciones, los diagramas unifilares, cálculo de transformador (si se requiere), cálculo
del sistema de puesta a tierra (si se requiere), distancias de seguridad, cálculo mecánico de estructuras (cuando se requiera), evaluación del nivel de riesgo por rayos
y planos de construcción; tales documentos deben ser firmados por el profesional
o profesionales competentes de acuerdo con sus matrículas profesionales que los
faculten para el diseño.
Se exceptúan de la exigencia del diseño, las instalaciones de uso final de la electricidad destinadas a vivienda unifamiliar, pequeños comercios o industrias, con capacidad o potencia instalable no superior a 10 kVA, siempre y cuando no tenga
ambientes o equipos especiales y que no haga parte de edificaciones multifamiliares
o construcciones consecutivas. Cuando se haga uso de la excepción, la persona calificada responsable de la construcción de la instalación eléctrica, deberá basarse en
especificaciones predefinidas y deberá entregar al propietario de la instalación un
esquema o plano del alcance de la construcción, donde se evidencie la localización
de interruptores, tomacorrientes, número y calibre de conductores, diámetro de tuberías, capacidad de las protecciones de sobrecorriente (cuadro de carga), localización de puesta a tierra, tablero de circuitos, contador y diagrama unifilar de los circuitos. Estos documentos serán suscritos por el constructor de la instalación eléctrica
con su nombre, apellidos, número de cédula de ciudadanía y número de matrícula
profesional, certificado de inscripción profesional o certificado de matrícula, según
corresponda de conformidad con la ley.
98
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
Para toda instalación eléctrica cubierta por el presente Reglamento, será obligatorio
que actividades tales como las de diseño, dirección, construcción, supervisión, recepción, operación, mantenimiento e inspección sean realizadas por personal calificado con matrícula profesional, certificado de inscripción profesional o certificado
de matrícula, que lo faculte para ejercer dicha actividad.
La competencia para realizar dichas actividades corresponderá a las personas calificadas, tales como ingenieros electricistas, electromecánicos, de distribución y redes eléctricas, tecnólogos en electricidad, tecnólogos en electromecánica o técnicos
electricistas, con matrícula profesional, certificado de inscripción profesional o certificado de matrícula, vigentes, teniendo en cuenta lo dispuesto en las leyes y normas
reglamentarias que regulan el ejercicio de estas profesiones.
Los organismos de certificación no deben expedir la certificación de conformidad con
el RETIE a instalaciones eléctricas diseñadas, construidas o supervisadas por personas que según la legislación vigente no tengan la competencia legal para el ejercicio
profesional de dichas actividades; en consecuencia, el Operador de Red no debe dar
servicio a estas instalaciones.
Artículo 8º. CLASIFICACIÓN DE LOS NIVELES DE TENSIÓN EN CORRIENTE
ALTERNA
Para efectos del presente Reglamento Técnico, se fijan los siguientes niveles de tensión, establecidos en la norma NTC 1340, así:
- Extra alta tensión (EAT): Corresponde a tensiones superiores a 230 kV.
- Alta tensión (AT): Corresponde a tensiones mayores o iguales a 57,5 kV y menores o iguales a 230 kV.
- Media tensión (MT): los de tensión nominal superior a 1000 V e inferior a 57,5 kV.
- Baja tensión (BT): los de tensión nominal mayor o igual a 25 V y menor o igual a 1000 V.
- Muy baja tensión (MBT): tensiones menores de 25 V.
Toda instalación eléctrica, objeto del presente Reglamento, debe asociarse a uno de
los anteriores niveles. Si en la instalación existen circuitos o elementos en los que se
utilicen distintas tensiones, el conjunto del sistema se clasificará para efectos prácticos, en el grupo correspondiente al valor de la tensión nominal más elevada.
Artículo 9º. SISTEMA DE UNIDADES
Para efectos del presente Reglamento, se debe aplicar en el sector eléctrico el Sistema Internacional de Unidades (SI), aprobado por Resolución Nº 1823 de 1991
de la Superintendencia de Industria y Comercio. Por tanto, los siguientes símbolos
y nombres tanto de magnitudes como de unidades se declaran de obligatorio cumplimiento, en todas las actividades que se desarrollen en el sector eléctrico y deben
expresarse en todos los documentos públicos y privados.
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
99
Nombre de la magnitud
Símbolo de
la magnitud
Nombre de unidad
Símbolo de
la unidad SI
Capacitancia
C
faradio
F
Corriente eléctrica
I
amperio
A
Energía activa
W
vatio hora
Wh
Factor de potencia
FP
uno
1
frecuencia
f
hertz
Hz
Fuerza electromotriz
E
voltio
V
Iluminancia
Ev
lux
lx
Impedancia
Z
ohmio
Ω
Inductancia
L
henrio
H
Intensidad luminosa
Iv
candela
cd
Potencia activa
P
vatio
W
Potencia aparente
Ps
voltamperio
VA
Potencia reactiva
PQ
voltamperio reactivo
VAr
Reactancia
X
ohmio
Ω
Resistencia
R
ohmio
Ω
Resistividad
ρ
ohmio metro
Ωm
Tensión o
potencial eléctrico
V
voltio
V
Reglas para el uso de símbolos y unidades:
1 No debe confundirse magnitud con unidad.
2 El símbolo de la unidad será el mismo para el singular que para el plural.
3 Cuando se va a escribir o pronunciar el plural del nombre de una unidad, se usarán las reglas de la gramática española.
4 Cada unidad y cada prefijo tiene un solo símbolo y este no debe ser cambiado.
No se deben usar abreviaturas.
5 Los símbolos de las unidades se denotan con letras minúsculas, con la excepción
del ohmio (Ω) letra mayúscula omega del alfabeto griego. Aquellos que provienen del nombre de personas se escriben con mayúscula.
6 El nombre completo de las unidades se debe escribir con letra minúscula, con la
única excepción del grado Celsius, salvo en el caso de comenzar la frase o luego
de un punto.
7 La unidades sólo podrán designarse por sus nombres completos o por sus símbolos correspondientes reconocidos internacionalmente.
8 Entre el prefijo y símbolo no se deja espacio.
9 El producto de símbolos se indica por medio de un punto.
100
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
10 No se colocarán signos de puntuación luego de los símbolos de la unidades, sus
múltiplos o submúltiplos, salvo por regla de puntuación gramatical, dejando un
espacio de separación entre el símbolo y el signo de puntuación.
Artículo 10º. SIMBOLOGÍA GENERAL
En un plazo no mayor a dos años contados a partir de la publicación del presente
Reglamento deberán utilizar los símbolos gráficos contemplados en la siguiente tabla, tomados de las normas unificadas IEC 60617, ANSI Y32, CSA Z99 e IEEE 315,
los cuales guardan mayor relación con la seguridad eléctrica. Cuando se requieran
otros símbolos se pueden tomar de las normas precitadas.
Caja de
empalme
Conductor de
puesta a tierra
Descargador de
sobretensiones
Corriente
continua
Conmutador
unipolar
Detector Automático
de incencio
Central hidráulica en servicio
Central térmica en servicio
Conductores
de fase
Conductor
neutro
Contacto de
corte
Contacto con
disparo automático
Contacto sin
disparo automático
Contacto operado
manualmente
Dispositivo de
protección contra
sobretensiones-DPS
DPS tipo varistor
Doble aislamiento
Empalme
G
Equipotencialidad
Extintor para equipo
eléctrico
Fusible
Generador
Interruptor, símbolo general
Interruptor automático en aire
Interruptor bipolar
Interruptor con luz
piloto
Interruptor unipolar
con tiempo de cierre
limitado
Interruptor
diferencial
Interruptor unipolar de dos vías
Interruptor seccionador para AT
Interruptor termomagnético
Lámpara
Masa
Parada de
emergencia
Seccionador
Subestación
Tablero de
distribución
Tierra
Tierra de protección
Tierra aislada
Tomacorriente,
símbolo general
Tablero general
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
101
T
Tomacorriente en el piso
Tomacorriente
monofásico
Tomacorriente
trifásico
Transformador
símbolo general
Transformador
de aislamiento
Transfprmador
de seguridad
Principales símbolos gráficos
Cuando por razones técnicas, las instalaciones no pueden acogerse a estos símbolos, se deberá justificar mediante documento escrito avalado por un ingeniero
electricista con matrícula profesional vigente; dicho documento deberá acompañar
el dictamen de inspección que repose en la instalación.
ARTÍCULO 11º. SEÑALIZACIÓN DE SEGURIDAD
11.1 Objetivo
El objetivo de las señales de seguridad es transmitir mensajes de prevención, prohibición o información en forma clara, precisa y de fácil entendimiento para todos,
en una zona en la que se ejecutan trabajos eléctricos o en zonas de operación de
máquinas, equipos o instalaciones que entrañen un peligro potencial. Las señales de
seguridad no eliminan por sí mismas el peligro pero dan advertencias o directrices
que permitan aplicar las medidas adecuadas para prevención de accidentes.
Para efectos del presente Reglamento los siguientes requisitos de señalización, tomados de la NTC 1461 y de la ISO 3461, son de obligatoria aplicación y la entidad
propietaria de la instalación será responsable de su utilización. Su escritura debe ser
en idioma castellano y deberán localizarse en los sitios visibles que permitan cumplir
su objetivo.
El uso de las señales de riesgo será de obligatorio cumplimiento, a menos que alguna norma de mayor jerarquía legal determine otra cosa, en tal caso las empresas
justificarán la razón del no uso.
11.2 Clasificación de las Señales de Seguridad
Las señales de Seguridad se clasifican en informativas (rectangulares), de peligro
(triangulares) y de obligación o prohibición (circulares) y siempre llevan pictogramas
en su interior.
Colores de las señales y su significado
SEÑAL DE
RIESGO ELÉCTRICO
102
Color de la
señal
Significado
Color de
contraste
Rojo
Peligro, parada, prohibición e información sobre incendios
Blanco
Amarillo
Riesgo, advertenbcia, peligro no
inmediato
Negro
Verde
Azul
Seguridad o ausencia de peligro
Obligación o Información
Blanco
Blanco
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CAPÍTULO VII
REQUISITOS ESPECÍFICOS PARA INSTALACIONES DE USO FINAL
Este capítulo del Reglamento Técnico es aplicable a la instalaciones eléctricas destinadas a la conexión de equipos o aparatos para el uso final de la electricidad y
en todo tipo de construcciones, ya sean de carácter público o privado. Como en los
otros apartes del Reglamento, los requisitos establecidos se aplican a condiciones
normales y nominales de la instalación.
En general comprende los sistemas eléctricos que van desde la acometida de servicio
hacia el interior de la edificación o al punto de conexión de los equipos o elementos
de consumo. En los casos de instalaciones de propiedad distinta al OR, que contemplen subestación, la acometida y la subestación se considerarán como parte de
la instalación de uso final, sin perjuicio del cumplimiento de los requisitos para el
proceso de transformación que le apliquen.
Artículo 40º. REQUISITOS DE INSTALACIONES PARA USO FINAL DE LA ELECTRICIDAD
Las instalaciones para uso final de la electricidad, denominadas comúnmente como
instalaciones interiores, o instalaciones domiciliarias o receptoras, son las que están
alimentadas por una red de distribución o por una fuente de energía propia y tienen
como objeto permitir la entrega de la energía eléctrica para su uso final. Dentro
de ese concepto hay que incluir cualquier instalación receptora aunque toda ella o
alguna de sus partes esté situada a la intemperie.
Si en una instalación eléctrica de baja tensión están integrados circuitos o elementos
en los que las tensiones empleadas son superiores al límite establecido para la baja
tensión y para los cuales este Capítulo no señala un requisito específico, se deben
cumplir en ella las prescripciones técnicas y de seguridad de los apartes de media o
alta tensión.
Para efectos del presente Reglamento los requisitos contenidos en este Capítulo, deben ser tomados como complementarios de los requisitos de los demás Capítulos.
40.1 Aplicación de normas técnicas
Debido a que el contenido de la NTC 2050 Primera Actualización, (Código Eléctrico Colombiano), del 25 de noviembre de 1998, que está basada en la norma
técnica NFPA 70, encaja dentro del enfoque que debe tener un reglamento técnico
y considerando que tiene plena aplicación en el proceso de utilización de la energía eléctrica, se declaran de obligatorio cumplimiento los primeros siete capítulos
(publicados en el Diario Oficial Nº 45.592 del 27 de junio de 2004) que en forma
resumida comprenden:
Cap. 1. Definiciones y requisitos generales para instalaciones eléctricas.
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
103
Cap.
Cap.
Cap.
Cap.
Cap.
Cap.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Los requisitos de alambrado y protecciones.
los métodos y materiales de las instalaciones.
Los requisitos de instalación para equipos y elementos de uso general.
Los requisitos para ambientes especiales.
Los requisitos para equipos especiales.
Las condiciones especiales de las instalaciones.
Para la adecuada aplicación de estos Capítulos deberán tenerse en cuenta las consideraciones establecidas en la Sección 90 (Introducción); el personal calificado que
utilice la norma deberá tener en cuenta todas las consideraciones y excepciones
aplicables a cada caso.
En el evento en que se presenten diferencias entre el Anexo General y la NTC 2050
Primera Actualización, primará lo establecido en el Anexo General del RETIE y la
autoridad para dirimirlas es el Ministerio de Minas y Energía.
40.2 Clasificación de las instalaciones
Para efecto del presente Reglamento las instalaciones para uso final de la electricidad se clasificarán en instalaciones especiales, básicas y provisionales.
40.2.1 Instalaciones eléctricas especiales
Aquellas instalaciones que por estar localizadas en ambientes clasificados como peligrosos o alimentar equipos o sistemas complejos, presentan mayor probabilidad de
riesgo que una instalación básica y por tanto requieren de medidas especiales, para
mitigar o eliminar tales riesgos. Para efectos del RETIE se consideran instalaciones
especiales las siguientes:
b. Sistemas de emergencia y sistemas de alarma contra incendio.
c. Instalaciones de ambientes especiales, contemplados en el Capítulo 5 del Código
Eléctrico Colombiano (NTC 2050, Primera Actualización) clasificadas como peligrosas por el alto riesgo de explosión debida a la presencia de gases, vapores o
líquidos inflamables; polvos, fibras o partículas combustibles.
d. Instalaciones eléctricas para sistemas de transporte de personal como ascensores,
grúas, escalera eléctricas, montacargas o teleféricos.
e. Instalaciones eléctricas en lugares con alta concentración de personas, tales como:
sitios de reuniones, entidades públicas, teatros, áreas de audiencias, grandes supermercados, ferias y espectáculos a que hacen referencia las secciones 518, 520,
525 del Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050, Primera Actualización).
40.2.2 Instalaciones eléctricas básicas: Las instalaciones que se ciñen a los cuatro primeros capítulos de la NTC 2050 Primera Actualización y redes de baja tensión
para uso particular o destinadas a la prestación del servicio público de electricidad.
40.2.3 Instalaciones provisionales: Para efectos del RETIE, se entenderá como
instalación provisional aquella que se hace para suministrar el servicio de energía
a un proyecto en construcción, o que tendrá una utilización no mayor de seis meses
(prorrogables según el criterio del OR que preste el servicio), la cual deberá cumplir
con lo especificado en la sección 305 del Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050
Primera Actualización).
104
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO NTC 2050
DEL INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS - ICONTEC
Aquí se consignan únicamente algunas
de las normas que tienen mayor relación
con los temas expuestos.
SECCIÓN 100 - DEFINICIONES
Acometida: derivación de la red local
del servicio público domiciliario de energía eléctrica, que llega hasta el registro
de corte del inmueble.
Acometida aérea: los conductores
aéreos de acometida que van desde el
último poste o soporte aéreo, hasta los
conductores de entrada de acometida
de la edificación.
Acometida subterránea: conductores
subterráneos de la acometida desde la
red de la calle, incluidos los tramos desde un poste o desde los transformadores,
hasta el primer punto de conexión con
los conductores de entrada de la acometida en el tablero general, o tablero
de medidores.
Activo, energizado, con tensión: conectado eléctricamente a una fuente con
diferencia de potencial.
Alimentador: todos los conductores de
un circuito entre el equipo de acometida,
la fuente de un sistema derivado independiente u otra fuente de suministro
de energía eléctrica y el dispositivo de
protección contra sobrecorriente del
circuito ramal final.
Automático: que actúa por sí mismo,
sin intervención personal.
Canalización: canal cerrado de materiales metálicos o no metálicos, ex-
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
presamente diseñados para contener
alambres o cables. Hay canalizaciones
de conductos de tuberías eléctricas metálicas y no metálicas.
Capacidad de corriente: corriente
máxima en amperios que puede transportar continuamente un conductor sin
superar su temperatura nominal de
servicio.
Circuito ramal: conductores de un
circuito entre el dispositivo final de protección contra sobrecorriente y la salida
o salidas.
Circuito ramal de uso general: circuito
ramal que alimenta diversas salidas para
alumbrado y artefactos.
Circuito ramal especial de conexión
de artefactos eléctricos: circuito ramal
que alimenta a una o más salidas a las
que se pueden conectar los artefactos; tales circuitos no deben contener
elementos de iluminación conectados
permanentemente que no formen parte
de un artefacto.
Circuito ramal multiconductor: circuito ramal que consta de dos o más
conductores no puestos a tierra y entre
los cuales hay una diferencia de potencial, y un conductor puesto a tierra con
la misma diferencia de potencial entre
él y cada uno de los otros conductores
del circuito, que está conectado al neutro o al conductor puesto a tierra de la
instalación.
Clavija, enchufe: dispositivo para
introducir o retirar manualmente de
un tomacorriente, el cual posee pa-
105
tas (contactos macho) que entran en
contacto con los contactos hembra del
tomacorriente.
Conductor de puesta a tierra: conductor utilizado para conectar los equipos o
el circuito puesto a tierra de una instalación, al electrodo o electrodos de tierra
de la instalación.
Conductor puesto a tierra, neutro: conductor de una instalación o circuito conectado intencionalmente a tierra. Generalmente
es el neutro de un sistema monofásico o de
un sistema trifásico en estrella.
Conexión equipotencial: unión permanente de partes metálicas para
formar una trayectoria eléctricamente
conductora, que asegura la continuidad
eléctrica y la capacidad para conducir
con seguridad cualquier corriente que
pudiera pasar.
Edificio o edificación: construcción
cuyo uso primordial es la habitación u
ocupación por seres humanos.
Electrodo de puesta a tierra: elemento metálico conductor que se pone en
contacto con la tierra física o suelo.
Factor de demanda: relación entre la
demanda máxima de una instalación o
parte de una instalación y la carga total
conectada a la instalación o parte de la
instalación considerada.
Factor de potencia: relación entre potencia activa (kW) y la potencia aparente (kVA)
del mismo sistema eléctrico o parte de él.
Interruptor automático (breaker):
dispositivo que puede abrir o cerrar un
circuito manualmente, y puede abrir
un circuito automáticamente cuando se
produzca una sobrecorriente.
106
Interruptor de circuito contra fallas
a tierra: dispositivo diseñado para la
protección de las personas, que funciona cortando el paso de corriente por
un circuito o parte del mismo dentro de
determinado lapso, cuando la corriente
a tierra supera un valor predeterminado,
menor que el necesario para que funcione el dispositivo protector contra sobrecorriente del circuito de suministro.
Puesto a tierra: conectado a tierra o a
cualquier conductor que pueda actuar
como tierra.
Salida: punto de una instalación del que
se toma corriente para suministrarla a
un equipo de utilización.
Sobrecarga: funcionamiento de un
equipo por encima de sus parámetros
normales a plena carga o de un conductor por encima de su capacidad de
corriente nominal que, si persiste durante un tiempo suficiente, podría causar
daños o un calentamiento peligroso.
Una falla como un cortocircuito o una
falla a tierra no es una sobrecarga.
SECCIÓN 110 - REQUISITOS DE LAS
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
110-5. Conductores
Los conductores normalmente utilizados
para transportar corriente deben ser de
cobre, a no ser que en este código se
indique otra cosa. Si no se especifica
el material conductor, el material y los
calibres que se den en este código se
deben aplicar como si fueran conductores de cobre.
110-6. Calibre de los conductores
Los calibres de los conductores se expresan en milímetros cuadrados (mm2),
seguidos por su equivalente entre paTEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
réntesis en AWG.
110-14. Conexiones eléctricas.
b) Empalmes. Los conductores se deben
empalmar o unir con medios de empalme identificados para su uso... Todos
los empalmes y uniones y los extremos
libres de los conductores se deben cubrir
con un aislante equivalente al de los
conductores o con un dispositivo aislante
identificado para ese fin...
SECCIÓN 200 - USO E IDENTIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES PUESTOS
A TIERRA
200-7. Uso del color blanco o gris
natural. Un forro continuo blanco o gris
natural en un conductor o una marca
de color blanco o gris natural en un extremo sólo se debe usar para identificar
el conductor puesto a tierra.
200-10. Identificación de los terminales.
b) Clavijas, tomacorrientes y conectores. En los tomacorrientes, clavijas
de artefactos con polaridad, se debe
identificar el terminal destinado para
su conexión al conductor puesto a tierra
(blanco). La identificación se debe hacer
por un metal o recubrimiento metálico
de color fundamentalmente blanco o con
la palabra “blanco” o la palabra “white”
situada cerca del terminal identificado.
c) Casquillos roscados. En los artefactos
con casquillos roscados, el terminal del
conductor puesto a tierra debe ser el que
se conecte al casquillo.
SECCIÓN 210 - CIRCUITOS RAMALES
210-3. Clasificación por capacidad de
corriente. Los circuitos ramales de los
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
que trata este Artículo se deben clasificar
según la capacidad de corriente máxima
o según el valor de ajuste del dispositivo
de protección contra sobrecorriente. La
clasificación de los circuitos ramales que
no sean individuales debe ser de 15,
20, 30, 40 y 50 A. Cuando se usen, por
cualquier razón, conductores de mayor
capacidad de corriente, la clasificación
del circuito debe estar determinada
por la corriente nominal o por el valor
de ajuste del dispositivo de protección
contra sobrecorriente.
210-4. Circuitos ramales multiconductores.
b) Unidades de vivienda. En las
unidades de vivienda donde exista un
circuito ramal multiconductor que suministre electricidad a más de un dispositivo
o equipo en el mismo cuerpo de tomacorriente, se debe disponer de un medio para desconectar simultáneamente
todos los conductores no puestos a tierra
en el panel de distribución desde donde
arranque el circuito ramal.
c) Carga de la línea a neutro. Los
circuitos ramales multiconductores sólo
deben alimentar cargas de línea a
neutro.
210-5. Códigos de color de los circuitos ramales.
a) Conductor puesto a tierra. El conductor puesto a tierra de un circuito
ramal se debe identificar mediante un
color continuo blanco o gris natural.
b) Conductor de puesta a tierra de los
equipos. El conductor de puesta a tierra
de equipos de un circuito ramal se deber
identificar por un color verde continuo o
un color verde continuo con una o más rayas amarillas, excepto si está desnudo.
107
210-6. Limitaciones de tensión de los
circuitos ramales.
a) Limitaciones por razón de la ocupación. En las unidades de vivienda y
las habitaciones de huéspedes de los
hoteles, moteles y establecimientos similares, la tensión no debe superar los 120
V nominales entre los conductores que
den suministro a los terminales de:
1) Elementos de alumbrado.
2) Cargas de 1.440 VA nominales o menos, o de menos de 1/4 HP, conectados
con cordón y clavija.
210-7. Tomacorrientes y conectores
para cordones.
a) Con polo a tierra. Los tomacorrientes instalados en circuitos ramales
de 15 y 20 A deben tener polo a tierra.
Los tomacorrientes con polo a tierra se
deben instalar sólo en circuitos de la
tensión y capacidad de corriente para
las que estén destinados.
b) Para conectar a tierra. Los tomacorrientes y conectores para cordones
que tengan contactos para polo a tierra,
deben tener esos contactos puestos a
tierra eficazmente.
c) Métodos de puesta a tierra. Los
contactos de puesta a tierra de los tomacorrientes y conectores para cordones
se deben poner a tierra conectándolos
con el conductor de puesta a tierra de los
equipos del circuito que alimenta al tomacorrientes o al conector del cordón.
210-8. Protección de las personas
mediante interruptores de circuito
por falla a tierra.
a) Unidades de vivienda. Todos los tomacorrientes monofásicos de 15A y 20A
108
125 V, instalados en los lugares que se
especifican a continuación, deben ofrecer protección a las personas mediante
interruptor de circuito por falla a tierra:
1) Adyacente a los lavamanos, estén o
no en un cuarto de baño.
c) Duchas eléctricas. En instalaciones
que requieran el uso de una ducha
eléctrica, ésta deberá ser alimenta con
un circuito exclusivo de capacidad de
corriente adecuada, con protección personal mediante un interruptor de circuito
contra falla a tierra y su conexión deberá
ser a prueba de agua.
210-19. Conductores: capacidad de
corriente y sección transversal mínima.
a) Generalidades. Los conductores de
los circuitos ramales deben tener una capacidad de corriente no menor a la carga
que van a alimentar. Además, los conductores de circuitos ramales con varias
salidas para alimentar tomacorrientes
para cargas portátiles conectadas con
cordón y clavija, deben tener una capacidad de corriente no menor a la corriente
nominal del circuito ramal.
Nota 4) Los conductores de circuitos
ramales, con una sección que evite
una caída de tensión superior al 3%
en las salidas más lejanas de fuerza,
calefacción, alumbrado o cualquier
combinación de ellas y en los que
la caída máxima de tensión de los
circuitos alimentador y ramal hasta
la salida más lejana no supere el 5%,
ofrecen una eficacia razonable de
funcionamiento.
b) Estufas y artefactos de cocina
domésticos. Los conductores de los
circuitos ramales que alimentan estufas
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
domésticas, hornos montados en la
pared, estufas de sobreponer y otros
artefactos de cocina domésticos, deben
tener una capacidad de corriente no
menor a la corriente nominal del circuito
ramal y no menor a la carga máxima que
deben alimentar.
c) Otras cargas. Los conductores de
circuitos ramales que alimenten a cargas
distintas de artefactos de cocina, deben tener una capacidad de corriente suficiente
para las cargas conectadas y una sección
no menor a 2,08 mm2 (14 AWG).
210-20. Protección contra sobrecorriente. Los conductores de circuitos ramales y los equipos deben estar protegidos mediante dispositivos de protección
contra sobrecorriente con una capacidad
de corriente nominal o ajuste...
210-21. Dispositivos de salida.
b) Tomacorrientes.
1) Un tomacorriente sencillo instalado en
un circuito ramal individual, debe tener
una capacidad de corriente no menor a
la de dicho circuito.
2) Cuando esté conectado a un circuito
ramal que suministra corriente a dos o
más tomacorrientes o salidas, el tomacorriente no debe alimentar a una carga
total conectada con cordón y clavija
que supere el máximo establecido en la
siguiente tabla:
CORRIENTE
NOMINAL
CIRCUITO (A)
15 ó 20
20
30
CAPACIDAD
DE CORRIENTE
DEL TOMACORRIENTE (A)
CARGA
MÁXIMA
(A)
15
20
30
12
16
24
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
3) Cuando estén conectados a un circuito
ramal que alimente a dos o más salidas o
tomacorrientes, la capacidad de corriente de los tomacorrientes debe corresponder a los valores de la siguiente tabla o,
si es de más de 50 A, la capacidad de
corriente del tomacorriente no debe ser
menor a la corriente del circuito ramal.
CORRIENTE
NOMINAL DEL
CIRCUITO (A)
CAPACIDAD DE CORRIENTE DEL TOMACORRIENTE (A)
15
20
30
40
50
No más de 15
15 ó 20
30
40 ó 50
50
210-23. Cargas permisibles.
En ningún caso la carga debe exceder a
la corriente nominal del circuito ramal.
a) Circuitos ramales de 15 y 20 A. Se
debe permitir que un circuito ramal de
15 ó 20 A suministre corriente a unidades de alumbrado, a otros equipos
de utilización o a una combinación de
ambos. La corriente nominal de cualquier equipo de utilización conectado
mediante cordón y clavija no debe superar el 80% de la corriente nominal del
circuito ramal. La capacidad total del
equipo de utilización fijo en su lugar no
debe superar el 50% de la capacidad
de corriente del circuito ramal cuando
se alimenten unidades de alumbrado o
equipos de utilización conectados con
cordón y clavija no fijos en sitio, o a
ambos a la vez.
210-52. Salidas de tomacorrientes en
unidades de vivienda.
a) Disposiciones generales. En comedores, cuartos de estar, salas, salones,
109
bibliotecas, cuartos de estudio, solarios,
dormitorios, cuartos de recreo, habitaciones o zonas similares en unidades
de vivienda, se deben instalar salidas
de tomacorrientes de modo que ningún
punto a lo largo de la línea del suelo
en ninguna pared esté a más de 1,80
m de un tomacorrientes en ese espacio,
medidos horizontalmente, incluyendo
cualquier pared de 0,6 m o más de
ancho y el espacio de pared ocupado
por paneles fijos en los muros exteriores,
pero excluyendo los paneles corredizos
en los muros exteriores. En la medida
de los 1,80 m se debe incluir el espacio
de paredes que permita las divisiones
fijas de las habitaciones, tales como
mostradores autoestables de tipo barra
o barandillas.
b) Pequeños artefactos.
Se considera “espacio de pared” una
pared continua a lo largo de la línea
del suelo sin aberturas como puertas,
chimeneas y similares. Cada espacio de
pared de 0,6 m de ancho o más, debe
ser considerado individual e independientemente de los demás espacios de
pared dentro de la habitación. Está permitido que un espacio de pared incluya
dos o más paredes de una habitación (a
un lado y otro de los rincones), si la línea
del suelo es continua. No se consideran
espacios de pared los que quedan contra
las puertas abiertas a 90°, los espacios
ocupados o limitados por armarios fijos
o los espacios que correspondan a áreas
de acceso o circulación permanente
donde no sea posible instalar artefactos
eléctricos.
f) Zonas de lavandería y planchado.
En las unidades de vivienda se debe
instalar como mínimo un tomacorrientes
para lavadora y plancha.
Siempre que sea posible, las salidas de
tomacorrientes deben estar a la misma
distancia. Si no están a menos de 0,5 m
de la pared, las salidas de tomacorrientes
en el piso no se deben contar como parte
del número exigido de salidas.
Cuando se instalen salidas para alumbrado en escaleras interiores, debe
haber en cada planta un interruptor de
pared que permita encender y apagar la
luz, siempre que la diferencia entre dos
plantas sea de seis escalones o más.
110
1) En la cocina, despensa o comedor
auxiliar de una unidad de vivienda, el
circuito o circuitos ramales de 20 A para
pequeños artefactos deben alimentar
todas las salidas de tomacorrientes y
las salidas de tomacorrientes para refrigeradores.
d) Cuartos de baño. En los cuartos de
baño de las unidades de vivienda, se
debe instalar por lo menos un tomacorrientes en la pared adyacente a cada
lavamanos, estén o no en un cuarto
de baño. Las salidas de tomacorrientes
en los cuartos de baño deben estar alimentados por lo menos por un circuito
ramal de 20 A.
210-70. Salidas necesarias para
alumbrado.
a) Unidad o unidades de vivienda. En
cada cuarto habitable se debe instalar al
menos una salida para alumbrado con
un interruptor en la pared, así como en
los cuartos de baño, recibidores, escaleras, garajes y en el exterior de las entradas o salidas al exterior. No se considera
entrada o salida exterior la puerta para
vehículos de un garaje, a menos que
este se tenga como acceso obligatorio
al interior de la vivienda.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
SECCIÓN 215. - ALIMENTADORES
215-1. Alcance. Esta sección trata de
los requisitos de instalación, de la capacidad de corriente y del calibre mínimo
de los conductores de los alimentadores
que suministran corriente a los circuitos
ramales.
215-2. Capacidad de corriente y calibres mínimos. Los conductores de los
alimentadores deben tener una capacidad de corriente no menor a la necesaria
para alimentar las cargas calculadas.
215-3. Protección contra sobrecorriente. Los alimentadores deben estar
protegidos contra sobrecorriente.
SECCIÓN 220 - CÁLCULOS DE LOS
CIRCUITOS ALIMENTADORES, RAMALES
Y ACOMETIDAS
Según esta tabla, la carga unitaria para
unidades de vivienda y colegios es de
32 VA/m2.
220-19. Estufas eléctricas y otros
artefactos de cocina en unidades de
vivienda.
En esta parte se encuentran las normas
y tablas del factor de demanda.
220-32. Cálculos opcionales en vivendas multifamiliares. En esta parte
se encuentran las normas y tabla del
factor de demanda.
SECCIÓN 230 - ACOMETIDAS
230-1. Alcance. Esta sección trata de
los conductores y equipos de acometida
para el control y protección de las acometidas y sus requisitos de instalación.
220-1. Alcance. Esta sección trata de los
requisitos para establecer el número de
circuitos ramales necesarios y para calcular las cargas del alimentador, de los
circuitos ramales y de las acometidas.
230-2. Número de acometidas.
220-2. Tensiones. Si no se especifican
otras tensiones para el cálculo de cargas
del alimentador y los circuitos ramales,
se deben aplicar las tensiones nominales
120, 120/240, 208Y/120, 220Y/127.
Los valores de tensión de 220Y/127 son
valores existentes en algunos sistemas,
pero se recomienda que no se utilicen
en la construcción futura de instalaciones
nuevas.
230-23. Calibre y capacidad de corriente.
220-3. Cálculo de los circuitos ramales.
b) Cargas de alumbrado para ocupaciones listadas. La carga mínima de
alumbrado por metro cuadrado de superficie del suelo, no debe ser menor a
la especificada en la tabla 220 3.b)
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
a) Número. Un edificio u otra estructura
a la que llegue la corriente eléctrica,
debe tener sólo una acometida.
a) Generalidades. Los conductores
deben tener una capacidad de corriente
suficiente para transportar la corriente
para la que se ha calculado la carga, y
deben poseer una resistencia mecánica
adecuada.
b) Calibre mínimo. Los conductores
no deben tener una sección transversal
menor a 8,36 mm2 (8AWG).
Exepciones:
1) Para pequeñas unidades de vivienda que no superen una superficie
111
de planta de 53 m2, cuya carga total
corresponda exclusivamente a carga
de alumbrado general y tenga sustitutos de la electricidad para calefacción
y cocción, los conductores no deben
ser de sección transversal inferior a
5,25 mm2 (10 AWG).
230-46. Conductores sin empalmar.
Los conductores de entrada acometida
no deben presentar empalmes.
230-90. Cuándo es necesario (protección contra sobrecorriente). Todos
los conductores de acometida no puestos
a tierra deben tener protección contra
sobrecarga.
a) Conductor no puesto a tierra. Dicha
protección debe consistir en un dispositivo contra sobrecorriente en serie con
cada conductor de acometida no puesto
a tierra que tenga una capacidad de
corriente nominal o ajuste no superior
a la del conductor.
b) No en un conductor puesto a tierra.
En un conductor de acometida puesto a
tierra no se debe intercalar ningún dispositivo de protección contra sobrecorriente,
excepto un interruptor automático de
circuitos que abra simultáneamente todos
los conductores del circuito.
230-91. Ubicación de la protección
contra sobrecorriente.
a) Generalidades. El dispositivo de
protección contra sobrecorriente debe
formar parte integral del medio de desconexión de la acometida o estar situado
inmediatamente al lado del mismo.
SECCIÓN 240 - PROTECCIÓN CONTRA
SOBRECORRIENTE
240-6. Corrientes nominales normalizadas.
112
a) Fusibles e interruptores automáticos de disparo fijo. Las capacidades de corriente nominales estándar
de los fusibles e interruptores automáticos de circuito de tiempo inverso son:
15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60... A.
Además se tienen valores nominales de
16, 63... A.
240-24. Ubicación en los predios.
a) Fácilmente accesibles. Los dispositivos de protección contra sobrecorriente deben ser fácilmente accesibles.
b) Fácil acceso de los ocupantes. En
una edificación, los ocupantes deben
tener fácil acceso a todos los dispositivos de protección contra sobrecorriente
de los conductores que alimentan esa
ocupación.
240-33. Posición vertical. Los encerramientos de dispositivos de protección
contra sobrecorriente se deben montar
en posición vertical.
SECCIÓN 250 - PUESTA A TIERRA
250-43. Equipos fijos o conectados
por métodos de alambrado permanente. Casos específicos. Independientemente de su tensión nominal, se
deben poner a tierra las partes metálicas
expuestas no portadoras de corriente, lo
mismo que las partes metálicas no portadoras de corriente de los equipos:
a) Marcos y estructuras de los cuadros
de distribución
c) Carcasas de motores
j) Elementos de alumbrado
250-45. Equipos conectados con cordón y clavija.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
c) En ocupaciones residenciales. En las
edificaciones residenciales: 1) los refrigeradores, congeladores y artefactos
de aire acondicionado; 2) las lavadoras
y secadoras de ropa, lavavajillas, tritu
radores de residuos de cocina, bombas
de sumideros y equipos eléctricos de
acuarios; 3) las herramientas manuales a motor; 5) las lámparas de mano
portátiles.
250-81. Instalación del electrodo de
puesta a tierra del sistema.
a) Tuberías metálicas subterráneas de
agua.
b) Estructura metálica de la edificación.
c) Electrodo empotrado en concreto.
d) Anillo de puesta a tierra.
250-83. Electrodos fabricados y otros
electrodos. Cuando sea posible, los
electrodos fabricados se deben enterrar
por debajo del nivel de humedad permanente (nivel freático). Los electrodos
fabricados deben estar libres de recubrimientos no conductores como pintura
o esmalte. Cuando se use más de un
electrodo para la instalación de puesta
a tierra, ninguno de ellos (incluidos los
que se utilicen como barras de pararrayos) debe estar a menos de 1,80 m de
cualquier otro electrodo o sistema de
puesta a tierra.
c) Electrodos de barras y tuberías.
Los electrodos de barras y tuberías no
deben tener menos de 2,40 m de longitud, deben ser de los materiales que
se especifican a continuación y estar
instalados del siguiente modo:
1) Los electrodos consistentes en tuberías
o conductos no deben tener una sección
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
transversal menor al tamaño comercial
de 19 mm (3/4’’) y, si son de hierro o
acero, deben tener su superficie exterior
galvanizada o revestida de cualquier
otro metal que los proteja contra la
corrosión.
2) Los electrodos de barras de hierro o
acero deben tener como mínimo un
diámetro de 15,87 mm (5/8 de pulgada). Las barras de metales no ferrosos
o sus equivalentes, deben estar certificadas y tener un diámetro no menor
de 12,7 mm (1/2 pulgada).
3) El electrodo se debe instalar de modo
que tenga en contacto con el suelo
como mínimo 2,40 m de su longitud.
Se debe clavar a una profundidad
no menor de 2,40 m excepto si se
encuentra roca, en cuyo caso el electrodo se debe clavar con un ángulo
oblicuo que no forme más de 45° con
la vertical o enterrarse horizontalmente en una zanja que tenga como
mínimo 0,75 m de profundidad. El
extremo superior del electrodo debe
quedar al nivel del suelo o por debajo, excepto si el extremo superior del
electrodo que quede por encima del
suelo y la conexión con el conductor
del electrodo de puesta a tierra están
protegidos contra daños físicos.
d) Electrodos de placa. Los electrodos
de placa deben tener un área mínima
de 0,2 m2 que esté en contacto directo
con el suelo. Los electrodos de placas de
hierro o acero deben tener un espesor
mínimo de 6 mm. Los electrodos de metales no ferrosos deben tener un espesor
mínimo de 1,5 mm.
250-84. Resistencia de los electrodos
fabricados. Un electrodo único que
consiste en una barra o varilla, tubo
o placa y que no tenga una resisten-
113
cia a tierra de 25 ohmios o menos, se
debe complementar con un electrodo
adicional. Cuando se instalen varios
electrodos de barras, tuberías o placas
para cumplir con esta resistencia, deben
tener entre sí una separación mínima
de 1,80 m.
250-91. Materiales.
a) Conductor del electrodo de puesta a
tierra. El conductor de puesta a tierra
debe ser de cobre,... El material elegido
debe ser resistente a la corrosión.
250-95. Calibre de los conductores
de puesta a tierra de los equipos. El
calibre de los conductores de puesta a
tierra de los equipos, de cobre, no debe
ser menor al especificado en las tablas
250-94 y 250-95.
CONDUCTOR DE
ACOMETIDA
(AWG)
CONDUCTOR DE
PUESTA A TIERRA
(AWG)
2 o menor
1 ó 1/0
2/0 ó 3/0
4/0
8
6
4
2
CORRIENTE DEL
CONDUCTOR
ACTIVO (A)
15
20
30-60
100
200
CONDUCTOR DE
PUESTA A TIERRA
AWG
14
12
10
8
6
CONEXIONES DE LOS CONDUCTORES
DE PUESTA A TIERRA.
250-112. Con el electrodo de puesta
a tierra. La conexión de un conductor
del electrodo de puesta a tierra con el
114
electrodo de puesta a tierra debe ser
accesible y estar hecha de tal manera
que garantice una puesta a tierra eficaz
y permanente.
250-113. Con los conductores y equipos. Los conductores de puesta a tierra y
los cables de conexiones equipotenciales
se deben conectar mediante soldadura
exotérmica, conectores a presión certificados, abrazaderas u otros medios también certificados. No se deben utilizar
dispositivos o accesorios de conexión que
dependen exclusivamente de soldadura.
Para conectar los conductores de puesta
a tierra a los armarios o encerramientos
no se deben usar tornillos para lámina
metálica (golosos o autorroscantes).
250-114. Continuidad y conexión de
los conectores de puesta a tierra de
los equipos a las cajas. Cuando entren
en una caja dos o más conductores de
puesta a tierra de equipos, todos esos
conductores se deben empalmar o unir
dentro de la caja o unir a la caja con
herrajes adecuados para ese uso.
a) Cajas metálicas. Se debe hacer una
conexión entre el conductor o conductores de puesta a tierra de equipos y la
caja metálica por medio de un tornillo
de puesta a tierra, al que no se debe dar
ningún otro uso, o de un dispositivo de
puesta a tierra certificado.
SECCIÓN 300 - MÉTODOS DE ALAMBRADO
300-14. Longitud de los conductores
libres en las salidas, uniones y puntos de conmutación. En todos los puntos de salidas, uniones y de interruptores,
debe quedar como mínimo una longitud
de 15 cm libre en los conductores para
empalmes o conexiones de elementos o
dispositivos eléctricos.
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
300-17. Número y tamaño de los
conductores en una canalización. El
número y tamaño de los conductores en
cualquier canalización no debe ser mayor
de lo que permita la disipación de calor y
la facilidad de instalación o desmontaje
sencillo de los conductores sin perjudicar
a otros conductores o a su aislamiento.
a) Mínimo. No se debe utilizar tubo
rígido no metálico de tamaño comercial
inferior a 21 mm (1/2 pulgada).
b) Máximo. No se debe utilizar tubo
rígido no metálico de tamaño comercial
superior a 168 mm (6 pulgadas).
347-13. Curvas. Cómo se hacen.
300-18. Instalación de las canalizaciones. Las canalizaciones se deben
instalar completas entre las salidas,
conexiones o puntos de empalme, antes
de instalar los conductores.
300-20. Corrientes inducidas en
encerramientos o canalizaciones
metálicas. Cuando se instalen en
encerramientos o canalizaciones metálicas conductores de corriente alterna,
deben instalarse de modo que se evite
el calentamiento del encerramiento por
inducción. Para ello se deben agrupar
todos los conductores de fase, el conductor puesto a tierra, cuando lo haya, y
todos los conductores de puesta a tierra
de los equipos.
SECCIÓN 310 - CONDUCTORES PARA
INSTALACIONES EN GENERAL.
Las curvas de los tubos conduit rígidos no
metálicos se deben hacer de modo que
el tubo no sufra daños y que su diámetro
interno no se reduzca sustancialmente.
Cuando se hagan en obra se debe utilizar únicamente un equipo de doblar
identificado para ese uso.
347-14. Curvas. Número de curvas
en un tramo.
Entre dos puntos de sujeción, p. ej., entre
conduletas y cajas, no debe haber más
del equivalente a cuatro curvas de un
cuadrante (360° en total).
SECCIÓN 370 - CAJAS DE SALIDA, DE
DISPOSITIVOS, DE PASO Y DE EMPALMES,
CONDULETAS Y SUS ACCESORIOS
370-1. Alcance.
310-12. Identificación de los conductores.
c) Conductores no puestos a tierra. Los
conductores que estén diseñados para
usarlos como conductores no puestos a
tierra, si se usan como conductores sencillos o en cables multiconductores, deben
estar acabados de modo que se distingan
claramente de los conductores puestos a
tierra y los de puesta a tierra.
Esta sección trata de la instalación y uso
de todas las cajas y conduletas utilizadas
para salidas, uniones o cajas de paso,
dependiendo de su uso.
SECCIÓN 347 - TUBO (CONDUIT) RÍGIDO NO METÁLICO.
Nota. Conduleta o cuerpo de conduit:
parte independiente de un sistema
de conductos o tuberías que permite
acceder, a través de tapa o tapas removibles, al interior del sistema en un
punto de unión de dos o más secciones
del sistema o en un terminal del mismo
(Sección 100 - definiciones).
347-10. Tamaño
370-4. Cajas metálicas. Todas las cajas
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
115
metálicas deben estar puestas a tierra.
370-16. Número de conductores en
las cajas de salida, de dispositivos
y de empalmes y en las conduletas.
Las cajas y conduletas deben ser de
tamaño suficiente para que quede espacio libre para todos los conductores
instalados. En ningún caso el volumen
de la caja.
Tabla 370-16a) Cajas metálicas
Dimensiones de la caja en mm y pulgadas
101,6 x 38,1 mm
4 x 1½” - redonda u octogonal
101,6 x 38,1 mm
4 x 1½” - cuadrada
101,6 x 53,9 x 53,9 mm
4 x 2 1/8 x 2 1/8 ” - de dispositivos
Número máximo de conductores
14 AWG
12 AWG
10 AWG
7
6
6
10
9
8
7
6
5
370-25. Tapas y cubiertas. En las instalaciones una vez terminadas, todas
las cajas deben tener una tapa, una
placa de cierre o una cubierta.
esta Sección se aplican a todos los interruptores y a los dispositivos de interrupción e interruptores automáticos que se
utilicen como interruptores.
370-25. Cajas de salida.
380-2. Conexiones de los interruptores.
a) Cajas en las salidas para artefactos de alumbrado. Las cajas utilizadas
en las salidas para artefactos de alumbrado deben estar diseñadas para este
fin. En todas las salidas utilizada únicamente para alumbrado, la caja debe
estar diseñada o instalada de modo
que se le pueda conectar el artefacto
de alumbrado.
SECCIÓN 373 - ARMARIOS, CAJAS DE
CORTE Y TABLEROS DE MEDIDORES Y
ENCHUFABLES
373-1. Alcance. Esta Sección trata de los
requisitos de instalación y construcción
de los armarios, cajas de corte y tableros
de medidores enchufables.
SECCIÓN 380 - INTERRUPTORES
380-1. Alcance. Las disposiciones de
116
b) Conductores puestos a tierra. Los
interruptores o interruptores automáticos
no deben desconectar el conductor puesto a tierra de un circuito.
SECCIÓN 384 - CUADROS DE DISTRIBUCIÓN Y PANELES DE DISTRIBUCIÓN
384-1. Alcance. Esta Sección se refiere
a: 1) todos los cuadros de distribución y
paneles de distribución instalados para
el control de circuitos de alumbrado y
fuerza.
SECCIÓN 410 - APARATOS DE ALUMBRADO, PORTABOMBILLAS, BOMBILLAS
Y TOMACORRIENTES.
410-1. Alcance. Esta sección trata de los
aparatos de alumbrado, portabombillas,
colgantes, tomacorrientes, bombillas
TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES
incandescentes de filamento, bombillas
de arco, bombillas de descarga y del
alambrado y equipos que forman parte
de dichas bombillas, aparatos e instalaciones de alumbrado.
artefactos portátiles, deben tener una
capacidad nominal no menor de 15 A
y 125 V ó 15 A y 250 V y deben ser de
un tipo que no permita utilizarlos como
portabombillas.
Nota. El término internacional de un
aparato de alumbrado es “luminaria”, que se define como una unidad
completa de alumbrado consistente e
una o varias bombillas junto con las
piezas diseñadas para distribuir la luz,
para colocar y proteger las bombillas
y para conectarlas a la fuente de alimentación.
f) Clavijas. Todas las clavijas y conectores de 15 y 20 A deben estar construidos de modo que no queden expuestas
partes portadoras de corriente que no
sean los terminales cilíndricos o planos
de la clavija.
410-23. Polarización de los aparatos.
Los aparatos de alumbrado deben estar
instalados de manera que los casquillos
roscados de los portabombillas estén
conectados al mismo conductor del
circuito o terminal del aparato. Cuando
esté conectado al casquillo de un portabombilla, el conductor de puesta a tierra
se debe conectar a la parte roscada del
casquillo.
c) En bañeras y duchas. No se deben
instalar tomacorrientes en los espacios
próximos a las bañeras y duchas.
410-24. Conductores.
b) Sección transversal de los conductores. Los conductores para aparatos de alumbrado no deben tener una sección transversal menor de 0,82 mm2 (18 AWG).
410-47. Portabombillas de casquillo
roscado. Los portabombillas de casquillo
roscado se deben utilizar exclusivamente
como portabombillas. Cuando estén alimentados por un circuito que tenga un
conductor puesto a tierra, este conductor
se debe conectar al casquillo roscado.
L. Tomacorrientes, conectores de
cordón y clavijas de conexión.
410-56. Capacidad nominal y tipo.
a) Tomacorrientes. Los tomacorrientes
instalados para conectar cordones de
CAPÍTULO 5 REGLAMENTO Y NORMAS TÉCNICAS
410-57. Tomacorrientes en lugares
húmedos o mojados.
410-58. Tomacorrientes, adaptadores, conectores y clavijas con polo
a tierra.
a) Polos de puesta a tierra. Los tomacorrientes, conectores y clavijas con polo
a tierra, deben llevar un polo de tierra
fijo, además de los polos normales del
circuito.
b) Identificación del polo a tierra.
Los tomacorrientes, adaptadores, conectores y clavijas con polo a tierra deben
disponer de un medio para conectar al
polo de tierra un conductor de puesta
a tierra.
1) Mediante un tornillo terminal de color
verde, de unas características tales que
garanticen que durante su instalación
no se presenten daños, como rotura del
tornillo o deterioro de las hendiduras,
de las cabezas o de la rosca que perjudiquen la operación posterior de los
terminales.
4) Si no es visible el terminal del con-
117
ductor de puesta a tierra de los equipos,
hay que rotular el orificio por donde entre el conductor con la palabra “verde”
(“green”), “tierra” (“ground”) o las letras
correspondientes, o el símbolo de puesta
a tierra, o de algún otro modo para que
el color verde quede bien visible. Si el
terminal para el conductor de puesta a
tierra de los equipos se puede desmontar
fácilmente, hay que rotular del mismo
modo la zona adyacente.
a) Con tanque de almacenamiento
e instantáneos. Todos los calentadores
de agua con tanque de almacenamiento
o de tipo instantáneo deben ir equipados
con un medio para limitar la temperatura, además de su termostato de control,
que permita desconectar todos los conductores no puestos a tierra.
c) Uso del terminal de puesta a tierra. Un terminal de puesta a tierra o un
dispositivo del tipo con polo a tierra no
se debe utilizar para otros fines.
a) Se permiten conexiones mediante
cordón y clavija o permanente. Se
permiten que los hornos de pared y las
cocinas montadas en mostradores, completos con sus accesorios para montarlos
y para hacer las conexiones eléctricas,
estén permanentemente conectados o
sólo con cordón y clavija, para facilitar
su instalación o servicio.
d) Requisitos para los polos a tierra.
Las clavijas, conectores de cordón y tomacorrientes del tipo con polo a tierra, deben
estar diseñados de modo que la conexión
con la puesta a tierra se haga antes que
el resto de conexiones. Los dispositivos
del tipo con polo a tierra deben estar diseñados de modo que los polos de puesta
a tierra de las clavijas no puedan entrar
en contacto con las partes portadoras de
corriente energizadas de los tomacorrientes o de los conectores de cordón.
e) Uso. Las clavijas del tipo con polo a
tierra sólo se deben utilizar con cordones
que tengan conductor de puesta a tierra
de equipos.
SECCIÓN 422 - ARTEFACTOS ELÉCTRICOS
422-1. Alcance. Esta Sección trata de los
artefactos eléctricos (electrodomésticos)
utilizados en cualquier tipo de ocupación.
422-13. Planchas eléctricas. Las planchas eléctricas deben ir equipadas con
un medio identificado de limitación de
temperatura.
422-17. Hornos de pared y cocinas
montadas en mostradores.
SECCIÓN 430
MOTORES, CIRCUITOS DE MOTORES
Y CONTROLADORES
430-1. Alcance.
Esta sección trata de los motores, de
los conductores de los alimentadores
y circuitos ramales y de su protección,
de la protección de los motores contra
sobrecargas, de los circuitos de control
de motores, de los controladores de
motores y de los centros de control de
motores.
Por brevedad no incluimos
más normas, pero todo técnico debería consultar con
frecuencia el Reglamento
(RETIE) y el Código Eléctrico
Colombiano NTC 2050.
422-14. Calentadores de agua.
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TEORÍA Y TECNOLOGÍA FUNDAMENTALES